Трудные темы курса классической механики/Кинематика: различия между версиями
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Скорость. Ускорение |
→Ускорение: Определение ускорения |
||
Строка 341:
==Ускорение==
По определению ускорение есть скорость изменения скорости.Так как скорость есть векторная величина, <math> \vec v </math>, то ускорение <math> \vec a </math> представляет собой тоже вектор:▼
По установившемуся на сегодня общему мнению все взаимодействия в макромире сводятся к проявлениям полей гравитационного и электромагнитного.Интенсивность этих полей определяется механической силой <math>F</math>, действующей на ''пробный объект''.В таком случае интенсивность поля принято называть его ''напряжённостью''.
<math> \vec a = d\vec v /d\vec t </math>▼
Для гравитационного поля таким пробным телом объектом является материальное тело, обладающее массой <math> m </math>, а напряжённость поля называется ''ускорением свободного падения ''<math> g </math>:
То есть изменение величины и направления вектора скорости в единицу времени <math> t</math>. ▼
<math> g = F / m </math>
Для электростатического поля, то есть частного вида электромагнитного поля неподвижных по отношению друг к другу зарядов, ''напряжённость электрического поля''<math> E </math> пропорциональна ускорению <math> a </math>, порождаемому кулоновской (но также механической) силой <math> F_q</math>, где коэффициентом пропорциональности служит отношение массы пробного тела к его заряду <math> q </math>:
<math> E = a (m/q)</math>
Здесь следует обратить внимание на то обстоятельство, что отличающаяся от нуля величина ускорения не обязательно связана с движением.В данном случае электростатическое поле будет существовать и без внесения в него пробного заряжённого объекта. И, соответственно и с известным коэффициентом пропорциональности, такое поле будет вызывать появление ускорения вносимого объекта, причём мгновенно,без задержки в момент его появления в этом поле.
Если же этому объекту будет предоставлена возможность двигаться, то, наряду с электростатическим, возникнет и поле магнитное.Поэтому , наряду с кулоновской силой, появится и поле движущихся относительно зарядов. И сила их взаимодействия будет ''силой Лоренца'', в которой кулоновская сила станет одним из двух слагаемых.
Но кинематика вообще не интересуется вопросом о происхождении движения.
▲По определению ускорение здесь есть скорость изменения скорости.Так как скорость есть векторная величина, <math> \vec v </math>, то ускорение <math> \vec a </math> представляет собой тоже вектор:
▲То есть изменение величины и направления вектора скорости в единицу времени <math> d t</math>.
Если объектом рассмотрения является материальная точка, то такое определение сразу даёт основание для разделения её ускорения на две составляющие.То есть ускорение, представляющее собой изменение скорости в предположении, что с данного момента точка будет двигаться по прямой линии и ускорения, связанного с изменением направления движения, которое можно рассматривать,как нарушение прямолинейности вследствие поворота.
Хотя и здесь ускорение есть производная от скорости, оно не обязательно должно быть равным нулю при её отсутствии. Так, наибольшее ускорение испытывает груз маятника, когда он достигает крайней точки своего качания. Также и точка на периферии катящегося без проскальзывания колеса испытывает наибольшее ускорение в момент касания с поверхностью качения, когда она оказывается "на мгновение" неподвижной.
[[File:inertial accelerometr.jpg|thumb |200 px|left|Рис. Схема инерционного акселерометра]]
Прибором, позволяющим фиксировать наличие и измерять ускорение, является ''акселерометр.'' Простейшим и весьма грубым устройством является ''инерционный акселерометр'' (См. Рис. ), представляющий собой груз <math> m</math>, имеющий возможность смещаться только в одном направлении, который удерживается в неподвижности относительно своего корпуса двумя противоположно действующими на него пружинами. Перед измерением , как это принято при любых измерениях, с помощью
Уже сам факт, что в течение некоторого времени удалось установить ноль, свидетельствует, что по крайней мере в это время объект, ускорение которого предстоит измерять, имел ''постоянное'' ускорение в направлении возможного смещения груза. Если же имеется желание измерять ускорение происходящее в пространстве, следует использовать три акселерометра , ориентированных, например, в направлении трёх декартовых координат системы отсчёта, связанной с объектом.
| |||