Виды ускорения в спорте

Виды ускорения в спорте

Когда в физике изучают механическое движение, то внимание обращают на две главные величины — это скорость и ускорение. Знание их зависимости от времени позволяет определить координату тела в пространстве в любой момент. В данной статье приведем все формулы ускорения для разных его видов.

Общее понятие

Ускорение — это физическая величина. Она определяет, насколько быстро изменяется скорость. Как найти ускорение? Формула приведена ниже:

То есть величина a — это производная скорости по времени. Данное выражение позволяет рассчитать так называемое полное мгновенное ускорение, то есть характеризует величину в данный конкретный момент времени.

Вам будет интересно: Коллювий — это. Определение, виды, и описание с фото

На практике чаще всего бывает важно знать не мгновенное, а некоторое среднее ускорение, с которым тело двигалось в течение определенного времени. Рассчитать его можно по такой формуле:

Здесь v2 и v1 — мгновенные скорости в моменты времени t2 и t1 соответственно.

Криволинейное движение

Ускорение определяет величину изменения скорости. У последней варьируется не один параметр. Она может меняться как по направлению, так и по величине. Если тело движется по прямой линии, то вектор скорости сохраняет свое направление. Для такого перемещения полное ускорение определяется исключительно изменением модуля скорости. Его называют касательным или тангенциальным.

Если же тело перемещается по произвольной криволинейной траектории, то вектор скорости обязательно изменяется. Этот факт приводит к появлению нормальной компоненты ускорения. Рассмотрим подробнее. Раскрывая тему всех формул ускорения, приведем выражение для вычисления нормального ускорения:

Это равенство позволяет сделать два важных вывода:

  • Во-первых, нормальная компонента зависит от модуля скорости, а не от его изменения, как тангенциальная составляющая.
  • Во-вторых, она обратно пропорциональна радиусу кривизны траектории r. Когда тело вращается равномерно по окружности, существует только нормальная компонента.
  • Чтобы определить модуль полного ускорения, следует воспользоваться такой формулой:

    Вектор a определяется как сумма векторов an и at, первый из них направлен перпендикулярно траектории к центру ее кривизны, а второй — по касательной к траектории в сторону изменения модуля скорости.

    Свободное падение

    Так называют вертикальное движение тела в гравитационном поле планеты, осуществляемое под действием силы тяжести. Как правило, соответствующее ускорение обозначают буквой g. Например, для Земли оно составляет 9,81 м/с2. Приведем все формулы для ускорения g:

    Первое из приведенных выражений позволяет определить ускорение g, если известны масса планеты M и ее радиус R. G — это гравитационная постоянная. Эта формула следует из закона Всемирного тяготения Ньютона.

    Читайте также:  500 Калорий это сколько грамм веса

    Второе выражение — это всем известное уравнение для силы тяжести F, которая действует на тело массой m.

    Наконец, третья формула определяет ускорение через высоту падения h и время падения t тела без начальной скорости. Это выражение является одним из основных в кинематике прямолинейного движения.

    Угловое ускорение

    Этот вид также нельзя оставить без внимания. Приводя все формулы ускорения, стоит отметить, что угловую величину удобно использовать, когда система вращается вокруг некоторой оси. Она определяет быстроту изменения угловой скорости и выражается в радианах в квадратную секунду. Для определения этого вида ускорения применяют следующие формулы:

    α = dω/dt = d2θ/dt2;

    Первое равенство показывает, что для определения углового ускорения α следует найти производную от угловой скорости ω по времени либо вторую производную по времени от угла поворота θ.

    Вторая строчка — это выражение, которое следует из уравнения моментов. Здесь M — момент силы, которая раскручивает систему, I — момент инерции, который играет роль массы тела во время линейного движения.

    Раздел физики, ответственный за изучение особенностей движения в пространстве тел, называется кинематикой. В данной статье рассмотрим, какие физические величины в кинематике используются для описания перемещений объектов, а также раскроем, что такое ускорение.

    Физические величины в кинематике

    Когда тело движется в пространстве, то нам важно знать, какое расстояние оно проходит за указанный промежуток времени и вдоль какой траектории движется.

    Для описания пройденных расстояний в физике используют понятие пути — L. В случае движения по окружности вместо пути пользуются понятием угла поворота — θ. Величину L в СИ измеряют в метрах (м), а величину θ — в радианах (рад.).

    Помимо пути важно знать также скорость движения тел. Под ней понимают быстроту прохождения расстояний. Математическое выражение для линейной скорости принимает вид:

    Для описания движения по окружности применяют угловую скорость ω, которая рассчитывается так:

    Третьей важной величиной кинематики является ускорение.

    Что такое ускорение? Это величина в физике, которая показывает, как быстро меняется скорость во времени. Математически это можно записать так:

    Если подставить в эту формулу ускорения выражение для скорости, получим:

    Ускорение — это первая производная скорости по времени или вторая производная по времени пройденного пути.

    Тангенциальное и нормальное ускорение

    Выше было дано определение, что такое ускорение. Оно называется полным. В общем случае направление полного ускорения не совпадает с направлением вектора скорости. Последний является касательной к траектории движения в любой ее точке.

    Читайте также:  Коньковый ход какие мышцы работают

    Поскольку скорость — это величина векторная, то ее изменение предполагает возможность менять модуль и направление. В первом случае говорят о наличии у тела тангенциального ускорения, во втором — нормального.

    Формула тангенциального ускорения at не отличается от таковой для ускорения полного a. Формула имеет вид:

    То есть тангенциальное, или касательное, как его еще называют, ускорение является производной от модуля скорости по времени. Вектор at¯ совпадает с вектором v¯ при ускоренном движении и противоположен ему при замедленном движении.

    Нормальное ускорение — это физическая величина, которая приводит к искривлению прямолинейной траектории перемещения тел. Направлено оно вдоль радиуса кривизны траектории, то есть нормально по отношению к ней. Формула для его определения имеет вид:

    Нормальное ускорение ac зависит от модуля скорости v и радиуса кривизны траектории r. Очевидно, что в случае движения по прямой радиус r можно считать равным бесконечности. Последнее означает, что нормальное ускорение равно нулю для прямолинейного движения.

    Для движения по окружности вектор ac¯ направлен к ее центру вдоль радиуса. По этой причине величину ac также называют центростремительным ускорением.

    Полное ускорение

    Вектор полного ускорения — это всегда сумма тангенциальной и нормальной компонент. Поскольку они перпендикулярны друг другу, то для вычисления модуля полного ускорения можно воспользоваться теоремой Пифагора. Искомая формула ускорения полного примет вид:

    Чтобы определить, куда направлен вектор a¯, достаточно вычислить угол между ним и какой-либо компонентой. Например, угол φ между векторами a¯ и at¯ равен:

    Напомним, что центростремительное ускорение отлично от нуля только тогда, когда кривизна траектории движения отлична от бесконечности. В случае же прямолинейного движения полное ускорение по величине и направлению равно тангенциальной компоненте.

    Угловое ускорение

    Рассматривая, что такое ускорение, следует остановиться на соответствующей угловой характеристике.

    Выше было введено понятие угловой скорости, которая измеряется в радианах в секунду (рад/с). Если найти производную этой скорости по времени, то мы получим величину углового ускорения:

    Несложно показать, что угловая величина связана с тангенциальной компонентой полного ускорения следующим соотношением:

    При постоянном угловом ускорении касательная компонента at будет больше для точек, которые находятся дальше от оси вращения.

    К нормальной компоненте угловое ускорение не имеет никакого отношения.

    Читайте также:  Мелаксен или мелатонин что лучше

    Решение задачи на определение ускорения

    Предположим, что, двигаясь с ускорением постоянным вдоль прямой линии, тело прошло расстояние 100 метров. Известно, что начальная скорость тела была равна 1 м/с. Отмеченное расстояние тело преодолело за 5,5 секунды. С каким ускорением происходило движение?

    Согласно условию задачи, речь идет о равноускоренном движении вдоль прямой траектории. Пройденный путь в этом случае может быть вычислен по формуле:

    Выражаем из равенства величину a, имеем:

    Все величины в правой части равенства известны из условия. Подставляем их и записываем ответ: a = 6,25 м/с 2 . То есть в течение каждой из 5,5 секунд скорость тела возрастает на 6,25 м/с. Найденное значение полного ускорения совпадает с тангенциальной компонентой.

    КРАСОЧНАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ,КОТОРАЯ ВАМ ПОМОЖЕТ НА УРОКЕ,НАДЕЮСЬ ПОМОЖЕТ ВАМ В НАШЕЙ ЛЮБИМОЙ РАБОТЕ!

    Просмотр содержимого документа
    «Презентация Ускорение в спорте»

    • Проект
    • по теме: «Значение ускорения тела в спорте»

    Этапы работы над проектом ……………………………….…4

    Выяснить какое значение ускорения тела в спорте, и в каких видах спорта исользуюется это ускорение, и нужно ли оно вообще?!

    • 1. Найти информацию.
    • 2. Выяснить в каких видах спорта используется ускорение тела.
    • 4

    Определение ускорение тела.

    • Координата точки меняется со временем по закону х = 11 + 35t + 35t3. Определить ускорение точки через 1 секунду.

    Определение ускорение тела.

    • Координата точки меняется со временем по закону х = 11 + 35t + 35t3. Определить ускорение точки через 1 секунду.

    • Это дополнительный толчок тела с добавлением кинетической энергии, т.е. мы кидаем бумажный самолётик, и то как он долго будет лететь будет зависеть только от данной кинетической энергии, и данного градуса запуска.

    Значение ускорения тела в спроте.

    • Ускорение тела важно в некторых видах спорта, так например: метание копья, метание диска и т.д.
    • В этих видах спорта помимо силы ускорения которое играет большую роль, есть так же не маловажное учтение угла полёта и градусной меры.

    Схема движения тела, брошенного под углум к горизонуту

    Обозначение физических символов

    Спортсмены и знание физики

    • Спортсменам по мимо физических способностей нужны и знания физики, таких видах спорта как: лёгкая отлетика, метание диска, и т.д Чем точнее в градусной мере спортсмен метнёт какой-то предмет, тем дальше он полетит, что и может принести ему победу.

    • 1. http://www.litsoch.ru сайт для поиска информации.
    • 2. http://referatwork.ru сайт для поиска информации.

    Ссылка на основную публикацию
    Виды приема пищи
    За́втрак — утренняя еда до обеда [4] , как правило в период от рассвета до полудня [5] . В зависимости...
    Ванналук что это
    Сегодня в модных статьях и просто в разных блоках часто можно наткнуться на слово «лук». Несмотря на его нынешнюю распространенность,...
    Виды приема пищи
    За́втрак — утренняя еда до обеда [4] , как правило в период от рассвета до полудня [5] . В зависимости...
    Виды ускорения в спорте
    Когда в физике изучают механическое движение, то внимание обращают на две главные величины - это скорость и ускорение. Знание их...
    Adblock detector