Криволинейное движение (равномерное движение по окружности)
![]() ![]()
a)
б)
в)
г)
д)
| –линейная скорость, в каждой точке направлена по касательной к окружности
–центростремительное ускорение, в каждой точке направлено по радиусу к центру окружности
–радиус окружности
–период обращения по окружности
–частота обращения
–угловая скорость
- угол поворота точки по окружности за промежуток времени
|
4. Закон сложения скоростей в классической механике.

С.О. – система отсчёта;
– скорость движения тела относительно С.О. «К1»;
– скорость движения тела относительно С.О. «К2»;
– скорость движения С.О. «К1» относительно
Примеры решения задач
1. Из начальной точки с координатами
тело прошло некоторый путь, так что проекция его перемещения на ось
оказалась равной 4м, а на ось
– 3м. Найдите координаты конечного положения точки. Начертите вектор перемещения. Чему равен его модуль?
Дано: Решение:

1. Зная, что
и
, находим:


2. Построим вектор перемещения








4 2

3

1 


1
![]() |
0 1 2 3 4 5 6 7
(м)
Начальная точка «1» с координатами 3м и 1м, конечная точка перемещения «2» с координатами 7м и 4м. Вектор, проведённый из начальной точки в конечную точку, есть вектор перемещения 
3. Модуль вектора перемещения
находим из прямоугольного треугольника по теореме Пифагора:
=
2. Вертолёт, пролетев по прямой 20 км, повернул под углом 90˚ и пролетел ещё 15 км. Найти путь и перемещение вертолёта.
Дано: Решение:
1. Пройденный путь
– длина траектории, 


2. Результирующее перемещение
найдём,
складывая векторы по правилу треугольника:
3. Модуль вектора перемещения найдём




из прямоугольного треугольника
по теореме Пифагора:
;

4. Найдём, под каким углом к первоначальному перемещению совершено результирующее перемещение. Из треугольника видно, что 
Ответ: вертолёт переместился на 25 км под углом 37˚ к первоначальному направлению, пройдя путь 35 км.
3. Точка движется равномерно и прямолинейно противоположно положительному направлению оси Ox. В начальный момент времени точка имела координату x0 = 12м. Найдите координату точки спустя 6 с от начала отсчёта времени, если модуль её скорости равен v = 3 м/с. Чему равен путь, пройденный точкой за это время.
Дано:
x0 = 12 м
V = 3 м/с
t= 6c
| Решение:
т.к. , то
координату найдём по уравнению
по уравнению найдём проекцию перемещения
Пройденный путь S = 18 м
Ответ: x = –6 м; S = 18 м.
|
4. Движения двух велосипедистов заданы уравнениями:
,
. Построить графики зависимости x(t). Найти время и место встречи.
Дано:
| Решение:
1.Определяем пару точек для построения графиков обоих тел.
I велосипедист:
II велосипедист:
2. По точкам строим графики:
Место встречи – это точка, в которой координаты тел одинаковы. Находим точку пересечения графиков. Опуская перпендикуляр из этой точки на ось X, находим место встречи x = 50 м. Опуская из этой точки перпендикуляр на ось t, находим время встречи t = 10 с. | ||||||||||||
(графики)
|
5. По заданным графикам найти начальные координаты тел и проекции скорости их движения. Написать уравнения движения тел x = x(t). Из графиков и уравнений найти время и место встречи тел, движения которых описываются графиками II и III.

Решение:
1. В общем виде уравнение движения:
.
I тело:
м. По графику видно, что его координата со временем не изменяется ,тело не движется.
; уравнение движения x = 5.
II тело: По графику определяем
м
с;
м
с;
м/с
уравнение движения: 
III тело: По графику находим:
м
с;
;
с
м/с
уравнение движения: 
2. Определяем точку пересечения графиков II и III тел.
Координаты этой точки x = –5 м место встречи, t = 10 c время встречи.
3. Используя уравнения

, находим время встречи t:
т.к.
во время встречи, то 
с.
Подставляя время в одно из уравнений, находим место встречи:
м или
м.
6. Тело движется вдоль координатной оси. В начальный момент времени направление скорости тела совпадало с направлением оси. Модуль скорости тела
м/с. Найдите скорость тела через 5 с и 7 с от начала отсчёта времени, если ускорение направлено противоположно начальной скорости и его модуль
м/с2.
Дано:
м/с
с
с
м/с2
| Решение:
Т.к. , то .
, ;
Используем уравнение скорости для равноускоренного прямолинейного движения
м/с
м/с
Ответ: через 5 с скорость уменьшится до 0, тело остановится и далее начнёт двигаться в противоположную сторону, через 7 с скорость станет равной 8 м/с и направлена будет против оси .
|
|
7. Два мотоциклиста выезжают одновременно из двух пунктов навстречу друг другу. Один из них спускается равноускоренно с горы, имея начальную скорость 36 км/ч и ускорение 2 м/с2. Другой равнозамедленно поднимается в гору с начальной скоростью 72 км/ч и с тем же по модулю ускорением. Первоначальное расстояние между мотоциклистами равно 300м. Через сколько времени они встретятся?
Дано:
1 мотоциклист:
км/ч = 10 м/с
2 мотоциклист:
км/ч = 20 м/с
м/с
м
| Решение: ![]() 0
![]() ![]() ![]()
→
α2
◦
300
Выберем направление оси OX с горы вниз, тогда
; < 0; >0
Если в начальный момент времени 1го мотоциклиста поместить в начало координат, то , тогда второй мотоциклист, находясь на расстоянии 300 м от первого, будет иметь начальную координату м.
Используя уравнение координаты для равноускоренного движения, запишем это уравнение для обоих тел:
В момент встречи , т.е.
Решая уравнение, находим t – момент встречи
с
Ответ: мотоциклисты встретятся через 10 с.
|
(время встречи)
|
8. Пользуясь графиком проекции скорости найти начальную скорость, скорости в начале четвёртой и в конце шестой секунд. Вычислить ускорение и написать уравнение
.

Решение:
1.
м/с
2. Скорость в начале четвёртой секунды – это скорость за 3 с.
с;
м/с
3.
с;
м/с
4. 
м/с;
м/с;
с.
Скорость от 1 м/с до 4 м/с изменится за 6 с.
м/с2
5. Уравнение скорости для равноускоренного движения в общем виде:
, в нашем случае:
.
9. Уравнение движения материальной точки имеет вид
. Написать формулу зависимости
и построить график. Показать на графике штриховкой площадь, численно равную пути, пройденному точкой за 4 с, и вычислить этот путь.
Дано:
| Решение:
1. Сравнивая уравнение данного движения с уравнением движения равноускоренного в общем виде и , устанавливаем, что для данного движения .
Если представить , то ясно, что м/с2.
Уравнение скорости для равноускоренного движения в общем виде , для нашего движения
2. Для построения графика найдём две точки:
Vx(м/с)
1 2 3 4 5 t(c) 3. Пройденный путь и перемещение в данном прямолинейном движении совпадают. Используя уравнение перемещения для равноускоренного движения находим пройденный путь Если представить | ||||||
1. (уравнение)
2. (график)
3. за с (показать на графике)
| |||||||
10. По двум параллельным железнодорожным путям навстречу друг другу равномерно движутся два поезда со скоростями 72 км/ч и 102 км/ч. Длина первого поезда 900 м, второго – 140 м. В течение какого времени один поезд проходит мимо другого?
Дано:
1 поезд – тело
2 поезд СО «К1»
Земля – СО «К2»
км/ч = 20 м/с
км/ч м/с
м
м
| Решение:
скорость тела относительно СО «К2», т.е. первого поезда относительно Земли;
скорость СО «К1» относительно СО «К2», т.е. 2-го поезда относительно Земли
1. Найдём скорость V1, с которой движется первый поезд относительно второго, т.е. скорость тела относительно СО «К1», используя классический закон сложения скоростей
в проекциях на ось OX
В итоге уравнение принимает вид
м/с
2. С такой скоростью один поезд проходит мимо другого путь l1+l2=
=900+140=1040 м
|
| |
11. Какую скорость относительно воды должен сообщить мотор катеру, чтобы при скорости течения реки, равной 2м/с, катер двигался перпендикулярно к берегу со скоростью 3,5 м/с относительно берега?
| Дано: катер – тело река – СО «К1» берег – СО «К2» V = 2 м/с (скорость реки относительно берега) V2 = 3,5 м/с (скорость катера относительно берега) | Решение:
Согласно классическому закону сложения скоростей.
При сложении векторов по правилу треугольника получаем следующий треугольник скоростей:
![]() ![]()
![]() ![]() β α
т.к. полученный треугольник прямоугольный, используем теорему Пифагора (модуль скорости) Чтобы найти направление скорости
Ответ: катер относительно воды должен двигаться со скоростью 4 м/с под углом 60° к берегу против течения реки. | |||
(скорость катера относительно реки)
| ||||
12. Линейная скорость периферийных точек шлифовального камня не должна превышать 95 м/с. Определите наибольшее допустимое число оборотов в минуту для диска диаметром 30 см.
| Дано: t = 1 мин = 60 с V = 95 м/с D = 30 см = 0,3 м | Решение:
1.
2.
Ответ: 6051 оборотов в минуту
|
| |

a)
б)
в)
г)
д)
–центростремительное ускорение, в каждой точке направлено по радиусу к центру окружности
–радиус окружности
–период обращения по окружности
–частота обращения
–угловая скорость
- угол поворота точки по окружности за промежуток времени

, то
координату найдём по уравнению
по уравнению
найдём проекцию перемещения
Пройденный путь S = 18 м
Ответ: x = –6 м; S = 18 м.


(графики)
м/с
с
с
м/с2
, то
.
,
;
Используем уравнение скорости для равноускоренного прямолинейного движения
м/с
м/с
Ответ: через 5 с скорость уменьшится до 0, тело остановится и далее начнёт двигаться в противоположную сторону, через 7 с скорость станет равной 8 м/с и направлена будет против оси
.
км/ч = 10 м/с
2 мотоциклист:
км/ч = 20 м/с
м/с
м

0



→
α2
◦
300
Выберем направление оси OX с горы вниз, тогда
;
< 0;
>0
Если в начальный момент времени 1го мотоциклиста поместить в начало координат, то
, тогда второй мотоциклист, находясь на расстоянии 300 м от первого, будет иметь начальную координату
м.
Используя уравнение координаты для равноускоренного движения, запишем это уравнение для обоих тел:
В момент встречи
, т.е.
Решая уравнение, находим t – момент встречи
с
Ответ: мотоциклисты встретятся через 10 с.
(время встречи)
, устанавливаем, что для данного движения
.
Если представить
, то ясно, что
м/с2.
Уравнение скорости для равноускоренного движения в общем виде
2. Для построения графика найдём две точки:
Vx(м/с)
t
0

4
3
2
1
0
,
м.
, то видим, что S – площадь треугольника под графиком.
(уравнение)
2.
с (показать на графике)
км/ч = 20 м/с
км/ч
м/с
м
м
скорость тела относительно СО «К2», т.е. первого поезда относительно Земли;
скорость СО «К1» относительно СО «К2», т.е. 2-го поезда относительно Земли
1. Найдём скорость V1, с которой движется первый поезд относительно второго, т.е. скорость тела относительно СО «К1», используя классический закон сложения скоростей
в проекциях на ось OX
В итоге уравнение принимает вид
м/с
2. С такой скоростью один поезд проходит мимо другого путь l1+l2=
=900+140=1040 м




β α

, тогда
м/с
, определим сначала угол
, а затем
.
.
(скорость катера относительно реки)
2.
Ответ: 6051 оборотов в минуту