Вертикаль бағыттағы қозғалыс

Вертикаль бағыттағы қозғалыс

ҰБТ физика 2024

Вертикаль бағыттағы қозғалыс

Тік қозғалыс: түзу сызық бойымен жоғары немесе төмен қозғалатын объектілерді зерттейді.

Гравитация: заттарды Жердің ортасына қарай тартатын күш.

Үдеу: Заттың уақыт бойынша жылдамдығының өзгеру жылдамдығы.

Еркін құлау: объект тек ауырлық күшінің әсерінен, оған басқа күштер әсер етпестен құлаған кезде.

Денелердің құлауы

Денелердің құлауы

Денелердің құлауы

​Әртүрлі массадағы денелер жерге қалай түседі?

Аристотель нақты жағдайда қозғалысы шекті және денелер әртүрлі жылдамдықпен түседі деп мәлімдеді. Дене неғұрлым ауыр болса, соғұрлым тезірек құлайды деп сенді.

Галилео Галилей тәжірибесі

Галилей 1583 жылы Пиза қаласындағы биік көлбеу мұнарадан диаметрлері бірдей ауыр және жеңіл шарларды бір мезгілде тастап, олардың мұнара табанына шамамен бір уақытта келіп түсетініне көз жеткізеді. Мұндай тәжірибені пішіндері мен өлшемдері әртүрлі денелермен сан мәрте қайталайды.

Нәтижесінде Галилей ауасыз кеңістікте барлық денелер бірдей уақытта түседі деп ұйғарым жасайды.

Галилейдің ұйғарымының дұрыстығын тек 80 жылдан кейін ғана тәжірибе жүзінде И.Ньютон дәлелдеді. Себебі Галилей заманында ауа соратын арнайы кұралдар, сорғылар жоқ еді.

Галилео Галилей тәжірибесі

Пиза қаласында Галилей дененің құлау жылдамдығы ауырлық күшіне пропорционал деген ілімді жоққа шығарды. Ол Пиза соборында маятниктің тербелістерін бақылап, көлбеу жазықтық бойымен (әртүрлі амплитудалармен) шарлардың домалауын зерттеді. Ағаштан, алтыннан және піл сүйегінен жасалған диаметрі бірдей шарлардың a = 9,8 м/с² бірдей үдеумен науа бойымен қозғалатынын анықтады. Сонымен, үдеу шарлардың массасына тәуелді емес!

Галилео Галилей тәжірибесі

Әйгілі Пиза мұнарасынан құлаған шарлар (ағаш пен шойын, өлшемдері бірдей) бірдей уақытта түсті. Галилео Галилей мұқият жүргізілген тәжірибелер мен ой толғау нәтижесінде ауа кедергісін ескермеген жағдайда барлық еркін түсетін денелердің үдеулері бірдей және тұрақты болады деген ұйғарым жасады.

Неліктен Аристотель қателесті және Галилей оның қателерін қалай түзетті?

Еркін түсу – денеге ауырлық күшінен басқа ешбір күштер (кедергі күштер, реактивті күштер және т.б.) әсер етпейтін қозғалыс.

Күнделікті өмірде біз байқайтын денелердің құлауы, қатаң айтқанда, еркін емес, өйткені ауырлық күшінен басқа денеге ауаның кедергі күші де әсер етеді.

Ньютон тәжірибесі

Көп ұзамай Галилейден кейін вакуумда еркін түсу тәжірибесін жүргізуге мүмкіндік беретін ауа сорғылары жасалды. Осы мақсатта Ньютон ұзын шыны түтіктен ауаны сорып алып, жоғарыдан құс қауырсыны мен тиынды бір мезгілде лақтырды. Екі дене бірдей жылдамдықпен құлады. Дәл осы эксперимент Галилео болжамын шешуші сынақты қамтамасыз етті.
Ньютон өзінің тәжірибелерінен массасына қарамастан барлық денелердің бірдей тұрақты үдеумен құлайтынын анықтады, оны еркін түсу үдеуі g = 9,8 м/с² деп атайды.
https://www.youtube.com/watch?v=AV-qyDnZx0A

Жердің әр түрлі бөліктеріндегі еркін түсу үдеуі

​h, км	​g, м/с²
​Полюсте	​9,83216
45° ​ендікте	​9,80616
​Экваторда	​9,78030

Жерден әр түрлі биіктікте еркін түсудің үдеуі

Курск магниттік аномалиясы. Темір кен орындары

Еркін түсу үдеуі жер қойнауында орналасқан тау жыныстарының тығыздығына байланысты. Тығыздығы Жердің орташа тығыздығынан жоғары тау жыныстары пайда болған жерлерде (мысалы, темір рудасы) g үлкен болады.



Ал мұнай кен орындары бар жерде g аз болады. Геологтар мұны пайдалы қазбаларды іздеу кезінде пайдаланады.

Еркін түсу үдеуі тәуелді:

• жерден биіктікке

• орынның ендігіне

• жер қыртысының жыныстарына

• жер пішініне

Еркін түсу жайлы білімді қолдану:

• Спорттық жарыстарда (найза және диск лақтыру)

• Әскери істе (артиллериялық есептеулер)

• ТЖМ жұмысында (мұқтаж адамдарға жүктерді дәл түсіру)

• Авиажанармайқұйғыш жұмысында (ұшақтарды түйістіру)

• ХҒС-тағы жұмыста (шаттлдар мен ғарыш модульдерін қондыру)

ЕРКІН ТҮСУ

Еркін түсу - ауырлық күшінің әсерінен денелердің қозғалысы

Fill in the Blanks

Еркін құлаған дененің 1 с жүрген жолы (g = 10 м/с²)

Multiple Choice

Еркін түскен дененің 6 с-тан кейінгі жылдамдығы (g = 10 м/с²)

• 3 м/с

• 60 м/с

• 45 м/с

• 15 м/с

• 30 м/с

Вертикаль тік жоғары бағытталған қозғалыс

Вертикаль тік жоғары бағытталған қозғалыс

вертикаль бағыттағы дененің қозғалыс теңдеуі

Multiple Choice

Жоғары лақтырылған дененің максимал биіктігін 4 есе арттырғанда бастапқы жылдамдығының өзгерісі

• 4 есе

• 6 есе

• 16 есе

• 2 есе

• өзгермейді

Multiple Choice

Дене 20 м/с жылдамдықпен вертикаль тік лақтырылды. Дененің құлау уақыты (g = 10 м/с²)

• 4 с

• 5 с

• 3 с

• 2 с

• 1 с

Multiple Choice

Еркін түскен дене Жермен соғылардағы жылдамдығы 30 м/с болса, құлау биіктігі (g = 10 м/с²)

• 22,5 м

• 45 м

• 180 м

• 60 м

• 90 м