Динаміка є однією з основних розділів фізики і вивчає рух тіл під впливом сил. Вона дозволяє визначити закони і формули, які описують рух тіл і взаємодію між ними. У цій статті ми розглянемо деякі основні формули по динаміці фізика і наведемо приклади їх застосування в розрахунках.
Однією з основних формул по динаміці є другий закон Ньютона, який пов'язує силу, масу тіла і прискорення. Формула записується наступним чином:
де F - чинність, m - маса тіла, a - прискорення.
Застосування цієї формули дозволяє розрахувати силу, що діє на тіло, при відомій масі і прискоренні. Наприклад, якщо відома маса автомобіля і його прискорення, можна розрахувати силу, яка діє на автомобіль при розгоні.
Закони Ньютона:
- Перший закон Ньютона (Закон інерції) стверджує, що тіло залишається в спокої або рухається рівномірно прямолінійно, поки на нього не діє зовнішня сила. Формула: F = 0, де F - сума всіх сил, що діють на тіло.
- Другий закон Ньютона (Закон руху) пов'язує силу, масу тіла і його прискорення. Формула: F = m * a, де F - чинність, m - маса тіла, a - прискорення.
- Третій закон Ньютона (Закон взаємодії) стверджує, що якщо тіло a діє на тіло B з деякою силою, то тіло b діє на тіло a з силою, рівною за модулем і протилежною за напрямком. Формула: FA = -FB, де FA - сила, що діє на тіло A, FB - сила, що діє на тіло B.
Приклад розрахунку за другим законом Ньютона:
Знайдемо силу, що діє на тіло масою 2 кг, якщо воно володіє прискоренням 3 м/з 2 .
Використовуємо формулу F = m * a.
F = 2 кг * 3 м / сек 2 = 6 Н
Формули для розрахунку сили, шляху, часу та прискорення
У фізиці існує кілька основних формул, які дозволяють розраховувати різні параметри динаміки. Ці формули дозволяють визначити силу, шлях, час і прискорення.
1. Формула для розрахунку сили:
Сила (F) дорівнює добутку маси (m) на прискорення (a). Формула виглядає наступним чином: F = m*a.
2. Формула для розрахунку шляху:
Шлях (s) визначається як добуток середньої швидкості (v) на час (t). Формула виглядає наступним чином: s = v * t.
3. Формула для розрахунку часу:
Час (t) можна визначити як відношення шляху (s) до середньої швидкості (v). Формула виглядає наступним чином: t = s / V.
4. Формула для розрахунку прискорення:
Прискорення (a) дорівнює відношенню зміни швидкості (Δv) до зміни часу (Δt). Формула виглядає наступним чином: a = Δv / Δt.
Наприклад, для обчислення сили, якщо у вас є маса тіла (m) і прискорення (A), ви можете використовувати формулу F = m*a. Якщо, наприклад, у вас є шлях (s) і середня швидкість (v), то ви можете використовувати формулу s = v * t для обчислення часу (t).
Ці формули є основними і широко використовуються у фізиці для вирішення задач по динаміці. Знаючи ці формули, можна легко розрахувати різні параметри руху тіла.
Робота та енергія:
Формула для розрахунку роботи виглядає наступним чином:
Робота (A) = Сила (F) × переміщення (d) × cos (θ),
Де Ф-величина сили, спрямованої вздовж переміщення; d - довжина переміщення; θ - кут між напрямком сили і напрямком переміщення.
Робота може бути позитивною або негативною залежно від напрямку сили та руху. Якщо сила і переміщення сонаправлени, то робота буде позитивною. Якщо сила і переміщення противонаправлени, то робота буде негативною.
Енергія-це здатність системи виконувати роботу. Зазвичай енергія вимірюється в джоулях (Дж) або в ергах (Ер). У фізиці виділяють різні форми енергії: механічну, теплову, електричну та інші.
Сумарна енергія тіла складається з його кінетичної енергії (Еk) і потенційної енергії (Ее). Формула для розрахунку сумарної енергії тіла виглядає наступним чином:
Енергія (E) = кінетична енергія (Ek) + Потенційна енергія ( Ее).
Кінетична енергія розраховується за формулою:
Кінетична енергія (Еk) = (m × v 2 ) / 2,
де m-маса тіла, v-швидкість тіла.
Потенційна енергія залежить від висоти тіла над поверхнею Землі і розраховується за формулою:
Потенційна енергія (Ее) = m × g × h,
де m-маса тіла, g - прискорення вільного падіння (приблизно 9,8 м/сек 2 ), h - висота тіла.
Знаючи енергію та роботу, можна розрахувати механічну ефективність. Формула для розрахунку механічної ефективності (ηхутро) виглядає наступним чином:
Механічна ефективність (ηхутро) = Виконана робота (Aвип) / Витрачена енергія (Eпотр).
Ці формули по динаміці Фізика допоможуть вам розрахувати роботу і енергію в різних задачах і прикладах розрахунків.
Швидкість і прискорення:
Прискорення (a) - це фізична величина, що характеризує зміну швидкості об'єкта за одиницю часу. Воно визначається як відношення зміни швидкості (Δv) до зміни часу (Δt): a = Δv / Δt.
Приклад 1: Нехай об'єкт рухається зі швидкістю 10 м/сек і зупиняється через 5 секунд. Щоб знайти прискорення, необхідно визначити зміну швидкості та зміну часу. Зміна швидкості дорівнює різниці початкової і кінцевої швидкості: Δv = 0-10 = -10 м/с.зміна часу дорівнює заданому часу: Δt = 5 сек. Підставляємо значення в формулу прискорення: a = Δv / Δt = -10 / 5 = -2 м/з^2. Негативний знак прискорення вказує на те, що об'єкт сповільнюється.
Приклад 2: Нехай об'єкт рухається рівномірно зі швидкістю 20 м / сек протягом 10 секунд. Щоб знайти прискорення, необхідно визначити зміну швидкості та зміну часу. Зміна швидкості дорівнює 0, так як швидкість не змінюється: Δv = 0 м/с.зміна часу дорівнює заданому часу: Δt = 10 сек. Підставляємо значення в формулу прискорення: a = Δv / Δt = 0 / 10 = 0 м/сек^2. Прискорення дорівнює нулю, Що означає відсутність зміни швидкості об'єкта.
Опір середовища:
У фізиці опір середовища являє собою силу, що діє на тіло, що рухається в рідині або газі. Вона протидіє руху і викликає уповільнення об'єкта. Опір середовища залежить від кількох факторів, таких як форма тіла, розмір, швидкість та тип середовища.
Для розрахунку сили опору середовища існує кілька формул:
1. Для розрахунку сили опору середовища в рідині використовується формула:
F-сила опору середовища (Н),
η-коефіцієнт в'язкості середовища (Н * з / м2),
R-радіус тіла (м),
V-швидкість руху тіла в середовищі (м / з).
2. Для розрахунку сили опору середовища в газі використовується формула:
F-сила опору середовища (Н),
C-коефіцієнт опору,
ρ-щільність газу (кг / м3),
S-площа поперечного перерізу тіла (м2),
V-швидкість руху тіла в газі (м / сек).
Ці формули дозволяють розрахувати силу опору середовища і використовувати її при вирішенні задач з області динаміки фізики.
Момент і момент сили:
| Формула | Опис |
|---|---|
| М = F * d | Момент сили дорівнює добутку сили на відстань до осі обертання |
Для розрахунку моменту сили потрібно знати силу, що діє на тіло, і відстань від точки прикладання сили до осі обертання.Приклад: у нас є двері, які обертаються навколо горизонтальної осі. На неї діє сила F = 10 н, прикладена в точці, віддаленій від осі на 0,5 м.щоб знайти момент сили, потрібно помножити силу на відстань до осі: М = 10 Н * 0,5 м = 5 Н∙м. отриманий результат - це механічний момент сили, що позначається м, і вимірюваний в ньютонах на метр (н∙м).