¿Qué tipos de movimiento existen? enciclopedia escolar

La tarea de la cinemática es describir cuantitativamente (mediante ecuaciones) el movimiento de cualquier cuerpo y establecer relaciones entre las cantidades que caracterizan el movimiento.

¿Y, cómo hacerlo?

Cada cuerpo real en cualquier momento tiene una determinada forma geométrica, está orientado de cierta manera en el espacio y ocupa un determinado lugar en él.

Pero la forma, la orientación en el espacio y la ubicación del cuerpo pueden cambiar con el tiempo.

Por ejemplo, tomemos un globo. La bola se puede comprimir (se puede cambiar su forma), se puede girar (se puede cambiar su orientación en el espacio) y se puede mover a otro lugar sin cambiar su forma y orientación. Un cambio en la forma y (o) volumen de un cuerpo se llama deformación del cuerpo.

• Deformación de lat. deformación - distorsión.

Cuando un cuerpo se deforma, las distancias entre sus puntos cambian.

Cambiar la orientación de un cuerpo en el espacio se llama torneado, y el movimiento que ocurre al mismo tiempo es movimiento rotacional del cuerpo.

La rotación del cuerpo también se observa durante el movimiento oscilatorio.

Si el movimiento se produce sin deformación o rotación del cuerpo, se llama progresivo.

• Signo de movimiento de traslación: durante el movimiento de traslación, una línea recta que pasa por dos puntos cualesquiera del cuerpo permanece paralela a su posición original.

El movimiento hacia adelante puede ser rectilíneo o curvilíneo. Las trayectorias de los puntos de un cuerpo que se mueve traslacionalmente son idénticas entre sí: cada punto repite el movimiento de cualquier otro punto del cuerpo con un cierto desplazamiento constante.

En general, el movimiento de un cuerpo es el resultado de la suma de tres movimientos: deformación, rotación y traslación.

Es bastante difícil describir el movimiento de un cuerpo en el caso general; son necesarias simplificaciones. Para ello, en cinemática se utilizan varios modelos físicos.

• Modelo 1.

Si la deformación del cuerpo es insignificante, entonces puede descuidarse. En tales casos puedes utilizar modelo de un cuerpo absolutamente rígido- un cuerpo imaginario que nunca se deforma.

• Modelo 2.

Si podemos descuidar la rotación de un cuerpo absolutamente rígido (o no nos interesan en este problema), entonces basta con considerar solo el movimiento de traslación del cuerpo. Con tal movimiento, todos los puntos del cuerpo se mueven por igual, por lo que basta con estudiar el movimiento de cualquier punto del cuerpo. En tales casos se utiliza ampliamente modelo puntual.

punto material es un cuerpo cuyas dimensiones pueden despreciarse en este problema.

Depende de la tarea en cuestión si un cuerpo real determinado puede considerarse un punto material. Entonces, si nos interesa el movimiento de las alas de una mariposa, no puede considerarse como un punto material. Al mismo tiempo, el globo puede considerarse un punto material si solo nos interesa el movimiento de la Tierra en su órbita alrededor del Sol, y no la rotación de la Tierra alrededor de su eje.

El movimiento de un punto material está completamente determinado si se da su trayectoria y se sabe en qué punto de la trayectoria se encuentra en cada momento del tiempo.

Características del movimiento mecánico. Tipos de movimiento.

El movimiento mecánico de los cuerpos se estudia en la rama de la física llamadamecánica . La tarea principal de la mecánica esdeterminar la posición del cuerpo en cualquier momento .

movimiento mecánico Se llama cambio en la posición de los cuerpos en el espacio en relación con otros cuerpos a lo largo del tiempo.

Sección de mecánicacinemática responde a la pregunta: "¿cómo se mueve un cuerpo?"

Necesitamos el ABC de la cinemática para que podamos:

Elija un sistema de referencia para estudiar el movimiento corporal;

Simplifique las tareas reemplazando mentalmente el cuerpo con un punto material;

Determinar la trayectoria del movimiento, encontrar un camino;

Distinguir entre tipos de movimientos.

Para describir el movimiento, es necesario tener un marco de referencia:

- organismo de referencia;

- sistema de coordenadas asociado al cuerpo de referencia;

- un dispositivo para medir el tiempo (reloj).

La principal tarea de la mecánica. – determinar la posición del cuerpo en cualquier momento.

Un cuerpo cuyas dimensiones pueden despreciarse en este problema se llama punto material.

Características del movimiento mecánico:

1. Trayectoria

3.Mover

4.Velocidad

5.Aceleración

La línea a lo largo de la cual se mueve un cuerpo (o un punto material) se llama trayectoria del cuerpo.

Camino , - Estelongitud de la sección de trayectoria . La ruta es una cantidad escalar.

Al mover el cuerpo (punto material) es un vector trazado desde la posición inicial del cuerpo hasta su posición en un momento dado en el tiempo. Longitud del segmento dirigidoS llamado módulo de desplazamiento.El desplazamiento es una cantidad vectorial.

La velocidad del movimiento rectilíneo uniforme es una cantidad física igual a la relación entre el movimiento de un cuerpo y el tiempo durante el cual se realiza.

La aceleración de un cuerpo es una cantidad vectorial física igual a la relación entre el cambio en la velocidad del cuerpo y el tiempo durante el cual ocurrió este cambio.

Proyección de un vector sobre el eje de coordenadas.

Tipos de movimiento

movimiento mecánico

1. Recta 5. Circunferencial

2. Uniforme 3. Uniforme desigual

4. Acelerado uniformemente

2. UniformeEl movimiento mecánico es el movimiento de un cuerpo en línea recta.con velocidad constante en magnitud y dirección . Con movimiento uniforme el cuerpopara cualquier igual distancias iguales recorren en intervalos de tiempo.

3. El movimiento se llama desigual. , en el que el cuerpo recorre caminos desiguales en períodos de tiempo iguales.

Velocidad media Llaman a la relación entre el movimiento total que ha realizado un cuerpo y el tiempo durante el cual se ha realizado ese movimiento.

Velocidad media de avance - esta es la relación entre el camino total recorrido por el cuerpo y el tiempo durante el cual se recorre el camino.

Velocidad instantanea – la velocidad de movimiento del cuerpo en un momento dado, la velocidad del cuerpo en un punto dado de la trayectoria

4. El movimiento uniformemente acelerado es un movimiento en el que la velocidad de un cuerpo aumenta en la misma cantidad durante períodos de tiempo iguales.En un movimiento uniformemente acelerado, la aceleración del cuerpo es constante.

Cuatro posibles casos de direccionalidad de la velocidad y aceleración inicial.

Horarios de tráfico

Derecho. Igual Movimiento Derecho. Ravnousk. Movimiento

Si la posición de un cuerpo determinado en relación con los objetos circundantes cambia con el tiempo, entonces este cuerpo se mueve. Si la posición del cuerpo no cambia, entonces el cuerpo está en reposo. La unidad de tiempo en mecánica es 1 segundo. Por intervalo de tiempo nos referimos al número t segundos que separan dos fenómenos consecutivos.

Al observar el movimiento de un cuerpo, a menudo se puede ver que los movimientos de diferentes puntos del cuerpo son diferentes; Entonces, cuando una rueda rueda en un avión, el centro de la rueda se mueve en línea recta y un punto que se encuentra en la circunferencia de la rueda describe una curva (cicloide); los caminos recorridos por estos dos puntos al mismo tiempo (por 1 revolución) también son diferentes. Por tanto, el estudio del movimiento corporal comienza con el estudio del movimiento de un solo punto.

La línea que describe un punto en movimiento en el espacio se llama trayectoria de este punto.

El movimiento rectilíneo de un punto es un movimiento cuya trayectoria es línea recta.

El movimiento curvilíneo es un movimiento cuya trayectoria no es recta.

El movimiento está determinado por la dirección, trayectoria y distancia recorrida durante un determinado período de tiempo (período).

El movimiento uniforme de un punto es aquel movimiento en el que la relación entre el camino recorrido S y el período de tiempo correspondiente permanece constante durante cualquier período de tiempo, es decir,

S/t = constante(valor constante).(15)

Esta relación constante entre la trayectoria y el tiempo se llama velocidad de movimiento uniforme y se denota con la letra v. De este modo, v= S/t. (16)

Resolviendo la ecuación para S, obtenemos S = vt, (17)

es decir, la distancia recorrida por un punto durante el movimiento uniforme es igual al producto de la velocidad por el tiempo. Resolviendo la ecuación para t, encontramos que t = S/v,(18)

es decir, el tiempo durante el cual un punto recorre una trayectoria determinada durante un movimiento uniforme es igual a la relación entre esta trayectoria y la velocidad del movimiento.

Estas igualdades son las fórmulas básicas para el movimiento uniforme. Estas fórmulas se utilizan para determinar una de las tres cantidades S, t, v, cuando se conocen las otras dos.

Dimensión de velocidad v = longitud / tiempo = m/seg.

El movimiento desigual es el movimiento de un punto en el que la relación entre la distancia recorrida y el período de tiempo correspondiente no es un valor constante.

Con el movimiento desigual de un punto (cuerpo), a menudo se conforman con encontrar la velocidad promedio, que caracteriza la velocidad de movimiento durante un período de tiempo determinado, pero no da una idea de la velocidad de movimiento del punto en momentos individuales, es decir, la velocidad real.

La verdadera velocidad del movimiento desigual es la velocidad a la que el punto se mueve en ese momento.

La velocidad promedio de un punto está determinada por la fórmula (15).

En la práctica, a menudo se conforman con la velocidad media y la aceptan como cierta. Por ejemplo, la velocidad de la mesa de una cepilladora longitudinal es constante, con excepción de los momentos de inicio del trabajo y de inicio de las carreras en vacío, pero estos momentos se desprecian en la mayoría de los casos.

En una máquina cepilladora transversal, en la que el movimiento de rotación se convierte en movimiento de traslación mediante un mecanismo basculante, la velocidad del control deslizante es desigual. Al comienzo del trazo es igual a cero, luego aumenta hasta un valor máximo en el momento de la posición vertical del deslizamiento, después de lo cual comienza a disminuir y al final del trazo vuelve a ser igual a cero. En la mayoría de los casos, los cálculos utilizan la velocidad promedio v cf del control deslizante, que se toma como la velocidad de corte real.

La velocidad de la corredera de una máquina cepilladora transversal con mecanismo basculante se puede caracterizar como uniformemente variable.

El movimiento uniformemente variable es un movimiento en el que la velocidad aumenta o disminuye en la misma cantidad durante períodos de tiempo iguales.

La velocidad del movimiento uniformemente variable se expresa mediante la fórmula v = v 0 + at, (19)

donde v es la velocidad de movimiento uniformemente variable en un momento dado, m/seg;

v 0 — velocidad al inicio del movimiento, m/seg; a - aceleración, m/seg 2.

La aceleración es el cambio de velocidad por unidad de tiempo.

Aceleración a tiene la dimensión velocidad/tiempo = m/seg 2 y se expresa mediante la fórmula a = (v-v 0)/t. (20)

Cuando v 0 = 0, a = v/t.

La trayectoria recorrida durante el movimiento uniformemente variable se expresa mediante la fórmula S= ((v 0 +v)/2)* t = v 0 t+(en 2)/2. (21)

El movimiento de traslación de un cuerpo rígido es aquel en el que cualquier línea recta trazada sobre este cuerpo se mueve paralela a sí misma.

Durante el movimiento de traslación, las velocidades y aceleraciones de todos los puntos del cuerpo son las mismas y en cualquier punto son la velocidad y la aceleración del cuerpo.

El movimiento de rotación es un movimiento en el que todos los puntos de una determinada línea recta (eje) tomada en un cuerpo determinado permanecen inmóviles.

Con una rotación uniforme en intervalos de tiempo iguales, el cuerpo gira en ángulos iguales. La velocidad angular caracteriza la magnitud del movimiento de rotación y se denota con la letra ω (omega).

La relación entre la velocidad angular ω y el número de revoluciones por minuto se expresa mediante la ecuación: ω = (2πn)/60 = (πn)/30 grados/seg. (22)

El movimiento de rotación es un caso especial de movimiento curvilíneo.

La velocidad del movimiento de rotación del punto se dirige tangencialmente a la trayectoria del movimiento y es igual en magnitud a la longitud del arco atravesado por el punto en el período de tiempo correspondiente.

Velocidad de movimiento de un punto de un cuerpo giratorio. expresado por la ecuación

v = (2πRn)/(1000*60)= (πDn)/(1000*60) m/s, (23)

donde n es el número de revoluciones por minuto; R es el radio del círculo de rotación.

La aceleración angular caracteriza el aumento de la velocidad angular por unidad de tiempo. Se denota con la letra ε (épsilon) y se expresa mediante la fórmula ε = (ω - ω 0) / t. (24)

Detalles Categoría: Mecánica Publicado 17/03/2014 18:55 Vistas: 16143

El movimiento mecánico se considera para punto material y Para cuerpo solido.

Movimiento de un punto material.

Movimiento hacia adelante un cuerpo absolutamente rígido es un movimiento mecánico durante el cual cualquier segmento de línea recta asociado con este cuerpo es siempre paralelo a sí mismo en cualquier momento.

Si conecta mentalmente dos puntos cualesquiera de un cuerpo rígido con una línea recta, entonces el segmento resultante siempre será paralelo a sí mismo en el proceso de movimiento de traslación.

Durante el movimiento de traslación, todos los puntos del cuerpo se mueven por igual. Es decir, recorren la misma distancia en el mismo tiempo y se mueven en la misma dirección.

Ejemplos de movimiento de traslación: el movimiento de una cabina de ascensor, básculas mecánicas, un trineo que baja corriendo una montaña, pedales de bicicleta, un andén de tren, pistones de motor en relación con los cilindros.

movimiento rotacional

Durante el movimiento de rotación, todos los puntos del cuerpo físico se mueven en círculos. Todos estos círculos se encuentran en planos paralelos entre sí. Y los centros de rotación de todos los puntos están ubicados en una línea recta fija, que se llama eje de rotación. Los círculos descritos por puntos se encuentran en planos paralelos. Y estos planos son perpendiculares al eje de rotación.

El movimiento de rotación es muy común. Por tanto, el movimiento de puntos en el borde de una rueda es un ejemplo de movimiento de rotación. El movimiento de rotación se describe mediante la hélice de un ventilador, etc.

El movimiento de rotación se caracteriza por las siguientes cantidades físicas: velocidad angular de rotación, período de rotación, frecuencia de rotación, velocidad lineal de un punto.

Velocidad angular Un cuerpo que gira uniformemente se denomina valor igual a la relación entre el ángulo de rotación y el período de tiempo durante el cual ocurrió esta rotación.

El tiempo que tarda un cuerpo en completar una revolución completa se llama período de rotación (T).

El número de revoluciones que da un cuerpo por unidad de tiempo se llama velocidad (f).

La frecuencia de rotación y el período están relacionados entre sí por la relación T = 1/f.

Si un punto está ubicado a una distancia R del centro de rotación, entonces su velocidad lineal está determinada por la fórmula:

Características del movimiento mecánico del cuerpo:

- trayectoria (la línea a lo largo de la cual se mueve el cuerpo),

- desplazamiento (segmento de línea recta dirigido que conecta la posición inicial del cuerpo M1 con su posición posterior M2),

- velocidad (relación entre el movimiento y el tiempo de movimiento - para un movimiento uniforme) .

Principales tipos de movimiento mecánico.

Según la trayectoria, el movimiento corporal se divide en:

Línea recta;

Con línea no recta.

Dependiendo de la velocidad, los movimientos se dividen en:

Uniforme,

Acelerado uniformemente

Igualmente lento

Dependiendo del método de movimiento, los movimientos son:

Progresivo

Rotacional

Oscilatorio

Movimientos complejos (por ejemplo: un movimiento de tornillo en el que el cuerpo gira uniformemente alrededor de un eje determinado y al mismo tiempo realiza un movimiento de traslación uniforme a lo largo de este eje)

Movimiento hacia adelante - Este es el movimiento de un cuerpo en el que todos sus puntos se mueven por igual. En el movimiento de traslación, cualquier línea recta que conecte dos puntos cualesquiera del cuerpo permanece paralela a sí misma.

El movimiento de rotación es el movimiento de un cuerpo alrededor de un eje determinado. Con tal movimiento, todos los puntos del cuerpo se mueven en círculos, cuyo centro es este eje.

El movimiento oscilatorio es un movimiento periódico que ocurre alternativamente en dos direcciones opuestas.

Por ejemplo, el péndulo de un reloj realiza un movimiento oscilatorio.

Los movimientos de traslación y rotación son los tipos más simples de movimiento mecánico.

Movimiento recto y uniforme. Se llama movimiento cuando, durante intervalos de tiempo iguales arbitrariamente pequeños, el cuerpo realiza movimientos idénticos. . Anotemos la expresión matemática de esta definición. s=v? t. Esto significa que el desplazamiento está determinado por la fórmula y la coordenada, por la fórmula. .

Movimiento uniformemente acelerado Es el movimiento de un cuerpo en el que su velocidad aumenta igualmente en intervalos de tiempo iguales. . Para caracterizar este movimiento, es necesario conocer la velocidad del cuerpo en un momento dado o en un punto determinado de la trayectoria, t . mi . velocidad y aceleración instantáneas .

Velocidad instantanea- esta es la relación entre un movimiento suficientemente pequeño en la sección de la trayectoria adyacente a este punto y el pequeño período de tiempo durante el cual ocurre este movimiento .

υ = S/t. La unidad SI es m/s.

La aceleración es una cantidad igual a la relación entre el cambio de velocidad y el período de tiempo durante el cual ocurrió este cambio. . α = ?υ/t(Sistema SI m/s2) De lo contrario, la aceleración es la tasa de cambio de velocidad o el aumento de velocidad por cada segundo. α. t. De ahí la fórmula para la velocidad instantánea: υ = υ 0 + α.t.

El desplazamiento durante este movimiento está determinado por la fórmula: S = υ 0 t + α . t2/2.

Cámara igualmente lenta Se llama movimiento cuando la aceleración es negativa y la velocidad disminuye uniformemente.

Con movimiento uniforme en círculo. los ángulos de rotación del radio durante períodos de tiempo iguales serán los mismos . Por lo tanto la velocidad angular ω = 2πn, o ω = πN/30 ≈ 0,1N, Dónde ω - velocidad angular n - número de revoluciones por segundo, N - número de revoluciones por minuto. ω en el sistema SI se mide en rad/s . (1/c)/ Representa la velocidad angular a la que cada punto del cuerpo recorre en un segundo un camino igual a su distancia del eje de rotación. Durante este movimiento, el módulo de velocidad es constante, se dirige tangencialmente a la trayectoria y cambia constantemente de dirección (ver . arroz . ), por lo tanto se produce una aceleración centrípeta .

Periodo de rotación T = 1/norte - esta vez , durante el cual el cuerpo hace una revolución completa, por lo tanto ω = 2π/T.

La velocidad lineal durante el movimiento de rotación se expresa mediante las fórmulas:

υ = ωr, υ = 2πrn, υ = 2πr/T, donde r es la distancia del punto al eje de rotación. La velocidad lineal de los puntos que se encuentran en la circunferencia de un eje o polea se llama velocidad periférica del eje o polea (en SI m/s).

Con un movimiento uniforme en un círculo, la velocidad permanece constante en magnitud pero cambia de dirección todo el tiempo. Cualquier cambio de velocidad está asociado con la aceleración. La aceleración que cambia la velocidad en dirección se llama normal o centrípeta, esta aceleración es perpendicular a la trayectoria y dirigida al centro de su curvatura (al centro del círculo, si la trayectoria es un círculo)

α p = υ 2 /R o α p = ω 2 R(porque υ = ωR Dónde R radio del círculo , υ - velocidad de movimiento del punto)

Relatividad del movimiento mecánico.- esta es la dependencia de la elección de la trayectoria del cuerpo, la distancia recorrida, el movimiento y la velocidad sistemas de referencia.

La posición de un cuerpo (punto) en el espacio se puede determinar en relación con algún otro cuerpo elegido como cuerpo de referencia A. . El cuerpo de referencia, el sistema de coordenadas asociado a él y el reloj constituyen el sistema de referencia. . Las características del movimiento mecánico son relativas, t . mi . pueden ser diferentes en diferentes sistemas de referencia .

Ejemplo: el movimiento de un barco es monitoreado por dos observadores: uno en la orilla en el punto O, el otro en la balsa en el punto O1 (ver . arroz . ). Dibujemos mentalmente a través del punto O el sistema de coordenadas XOY: este es un sistema de referencia fijo . Conectaremos otro sistema X"O"Y" a la balsa: este es un sistema de coordenadas en movimiento. . Respecto al sistema X"O"Y" (balsa), el barco se mueve en el tiempo t y se moverá a una velocidad υ = s barcos en relación con la balsa /t v = (s barcos- s balsa )/t. En relación con el sistema XOY (costa), el barco se moverá durante el mismo tiempo. s barcos donde s Barcos moviendo la balsa en relación con la orilla. . Velocidad del barco con respecto a la orilla o . La velocidad de un cuerpo con respecto a un sistema de coordenadas fijo es igual a la suma geométrica de la velocidad del cuerpo con respecto a un sistema en movimiento y la velocidad de este sistema con respecto a uno fijo. .

Tipos de sistemas de referencia puede ser diferente, por ejemplo, un sistema de referencia fijo, un sistema de referencia móvil, un sistema de referencia inercial, un sistema de referencia no inercial.