Nxitimi i një trupi me lëvizje të përshpejtuar uniformisht: përkufizim. Nxitimi. Formula për përcaktimin e nxitimit

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 05:41

Lëvizja është një nga tiparet kryesore të botës në të cilën jetojmë. Nga fizika dihet se të gjithë trupat dhe grimcat nga të cilat përbëhen, lëvizin vazhdimisht në hapësirë edhe në temperatura zero absolute. Në këtë artikull, ne do të shqyrtojmë përkufizimin e nxitimit si një karakteristikë e rëndësishme kinematike e lëvizjes mekanike në fizikë.

Për çfarë madhësie po flasim?

Sipas përkufizimit, nxitimi është një sasi që ju lejon të përshkruani në mënyrë sasiore procesin e ndryshimit të shpejtësisë me kalimin e kohës. Matematikisht, nxitimi llogaritet si më poshtë:

a¯=dv¯/dt.

Kjo formulë për përcaktimin e nxitimit përshkruan të ashtuquajturën vlerë të menjëhershme a¯. Për të llogaritur nxitimin mesatar, duhet të marrësh raportin e diferencës në shpejtësi me një periudhë më të gjatë kohore.

Vlera a¯ është një vektor. Nëse shpejtësia drejtohet përgjatë tangjentes së trajektores së konsideruar të trupit, atëherë nxitimi mund të jetëdrejtuar në mënyrë krejtësisht të rastësishme. Nuk ka të bëjë fare me trajektoren e lëvizjes dhe me vektorin v¯. Sidoqoftë, të dyja karakteristikat e përmendura të lëvizjes varen nga nxitimi. Kjo ndodh sepse, në fund të fundit, është vektori i nxitimit që përcakton trajektoren dhe shpejtësinë e trupit.

Për të kuptuar se ku është drejtuar nxitimi a¯, duhet të shkruhet ligji i dytë i Njutonit. Në formën e njohur, duket kështu:

F¯=ma¯.

Barazimi thotë se dy vektorë (F¯ dhe a¯) janë të lidhur me njëri-tjetrin nëpërmjet një konstante numerike (m). Nga vetitë e vektorëve dihet se shumëzimi me një numër pozitiv nuk e ndryshon drejtimin e vektorit. Me fjalë të tjera, nxitimi drejtohet gjithmonë drejt veprimit të forcës totale F¯ në trup.

Sasia në shqyrtim matet në metra për sekondë katror. Për shembull, forca gravitacionale e Tokës pranë sipërfaqes së saj u jep trupave një nxitim prej 9,81 m/s², domethënë, shpejtësia e një trupi që bie lirisht në hapësirën pa ajër rritet me 9,81 m/s çdo sekondë.

Koncepti i lëvizjes së përshpejtuar në mënyrë të njëtrajtshme

Formula për përcaktimin e nxitimit në rastin e përgjithshëm është shkruar më sipër. Sidoqoftë, në praktikë shpesh është e nevojshme të zgjidhen problemet për të ashtuquajturën lëvizje të përshpejtuar uniformisht. Kuptohet si një lëvizje e tillë e trupave në të cilat komponenti i tyre tangjencial i nxitimit është një vlerë konstante. Theksojmë rëndësinë e qëndrueshmërisë së tangjenciales dhe jo të komponentit normal të nxitimit.

Nxitimi total i trupit në procesin e lëvizjes së lakuar mund të përfaqësohet si dy komponentë. Komponenti tangjencial përshkruan ndryshimin në modulin e shpejtësisë. Komponenti normal është gjithmonë i drejtuar pingul me trajektoren. Nuk ndryshon modulin e shpejtësisë, por ndryshon vektorin e tij.

Më poshtë, do të trajtojmë pyetjen në lidhje me komponentin e nxitimit më në detaje.

Lëvizja e përshpejtuar në mënyrë të njëtrajtshme në një vijë të drejtë

Meqenëse vektori i shpejtësisë nuk ndryshon kur lëviz në një vijë të drejtë të trupit, nxitimi normal është zero. Kjo do të thotë që nxitimi total formohet ekskluzivisht nga komponenti tangjencial. Përkufizimi i nxitimit gjatë lëvizjes së përshpejtuar në mënyrë të njëtrajtshme kryhet sipas formulave të mëposhtme:

a=(v - v₀)/t;

a=2S/t²;

a=2(S-v₀t)/t².

Këto tre ekuacione janë shprehjet bazë të kinematikës. Këtu v₀ është shpejtësia që kishte trupi përpara nxitimit. Ajo quhet fillestare. Vlera S është shtegu i përshkuar nga trupi përgjatë një trajektoreje të drejtë gjatë kohës t.

Çfarëdo vlere të kohës t të zëvendësojmë në cilindo nga këto ekuacione, do të marrim gjithmonë të njëjtin nxitim a, pasi ai nuk ndryshon gjatë llojit të konsideruar të lëvizjes.

Rrotullim i shpejtë

Lëvizja rreth një rrethi me nxitim është një lloj lëvizjeje mjaft e zakonshme në teknologji. Për ta kuptuar këtë, mjafton të kujtojmë rrotullimin e boshteve,disqe, rrota, kushineta. Për të përcaktuar nxitimin e një trupi gjatë lëvizjes së njëtrajtshme të përshpejtuar në një rreth, shpesh përdoren jo sasi lineare, por ato këndore. Nxitimi këndor, për shembull, përcaktohet si më poshtë:

α=dω/dt.

Vlera e α shprehet në radianë për çdo sekondë në katror. Ky nxitim me përbërësin tangjencial të sasisë a lidhet si më poshtë:

α=a_t/r.

Meqenëse α është konstante gjatë rrotullimit të përshpejtuar në mënyrë të njëtrajtshme, nxitimi tangjencial a_t rritet në përpjesëtim të drejtë me rritjen e rrezes së rrotullimit r.

Nëse α=0, atëherë ka vetëm nxitim normal jozero gjatë rrotullimit. Megjithatë, kjo lëvizje quhet rrotullim uniformisht i ndryshueshëm ose i njëtrajtshëm, jo i përshpejtuar në mënyrë të njëtrajtshme.