重力の作用で身体の動き：式の定義

重力下の身体の動きはダイナミックな物理学の中心的なテーマです。 そのセクションが3つの力学に基づいて 、ニュートンの法則、 彼も普通の生徒を知っています。 のは、徹底的に主題を理解してみましょう、と詳細に各例を説明した記事は、便利なように、重力の力で身体の動きの研究をするために私たちを助けます。

少し歴史

太古の昔から、人々は不思議私たちの生活の中で起こっている様々なイベントを見ています。 長い時間のために人類は多くのシステムの原理や配置を理解できませんでした、しかし、周りの世界を探検する長い道のりには、科学革命への私たちの祖先を導きました。 技術は信じられないほどのスピードで発展している昨今では、人々はほとんどこれらまたは他のメカニズムを操作する方法について考えていません。

一方、我々の祖先は、常に最も困難な質問の答えを探して、なぞなぞ自然のプロセスと世界の構造に興味を持っていた、と学ぶために停止していなかった、まだ答えを見つけることができませんでした。 例えば、16世紀の有名な科学者ガリレオ・ガリレイ質問をする：「なぜ体が常に落ちるん、力が地面にそれらを引き付けるあるものを」 1589年に彼は、実験、非常に貴重であることが証明された一連の結果を作りました。 彼はピサの有名なタワーからオブジェクトを投げ、詳細に様々な体の自由落下の法則を研究しました。 彼が率いる法律は、改善されていると数式がより詳細に別の有名な英国の科学者説明 - サーIsaakom Nyutonomを。 彼は、事実上すべての現代物理学の法則に基づいており、の3を所有していること。

体の運動の法則は、500年以上前に説明したという事実は、現在の日に関連している、私たちの惑星は同じ法の対象であるということです。 現代人は、世界の配置の基本的な原則を調べて、少なくとも表面的でなければなりません。

ダイナミクスとサポートの基本的な考え方

完全にこの運動の原理を理解するためには、最初のいくつかの概念を理解しておく必要があります。 このように、最も必要な理論的観点：

• 対話 - 変化が発生した互いに対して体の影響、又は互いに対してそれらの移動の始まりです。 、電磁弱い、強い重力：相互作用の4つのタイプがあります。
• 速度 - 体が移動する速度を示す物理量。 速度はベクトルである、すなわち、値だけでなく、方向だけでなく、を持っています。
• 加速 - 私たちの時間の期間で体の速度の変化率を示している数量。 また、あるベクトル量。
• 時々曲線、および - - 道の軌道運動中に身体の輪郭を描く直線。 均一な直線運動経路と変位値と一致してもよいです。
• パス - パスの長さ、つまり、本体限りは一定時間保持しました。
• 慣性基準システム - あなたはニュートンの第一法則である、環境、つまり、体は任意の外部の力全く存在しないという条件で、その勢いを維持しています。

上記の概念は、有能描画したり、重力の影響下体動シミュレーションの先頭に提出するのに十分です。

あなたは強さを何を意味するのですか？

私たちのテーマの基本的な考え方に移りましょう。 したがって、電力が - それは値が、別の定量に一体の影響または影響であるという意味です。 重力は - 私たちの惑星の表面上または近くに位置し、絶対にすべての体に作用する力です。 質問です：この同じパワーを行いどこ？ その答えは、万有引力の法則です。

重力とは何ですか？

任意の体にそれを一定の加速度を与える地球の重力の影響を受けています。 重力は常に地球の中心までの垂直方向です。 つまり、重力の力は、物事は常に落ちる理由です、地球に向かってオブジェクトを引っ張ります。 これは重力の特殊なケースである - それは、重力の力があることが判明しました。 ニュートンは、二つの物体間の引力を発見するための主な式の1をもたらしました。 これは、このようになります：F = G *（M ₁ X M _2）/ R ^2。

重力加速度は何ですか？

一定の高さから解放されたボディは、常に重力下で飛びます。 垂直上下重力の影響下で体の動きは基本的な定数は、加速度「G」の値となる式で記述することができます。 この値は、重力の力によってのみ決定され、その値は9.8メートル/秒²にほぼ等しいです^。 これは、本体がゼロ初期速度の高さから鋳造されていることが判明加速度「G」の値まで移動します。

重力の作用で身体の動き：解決するための式

次のように重力の発見の基本的な式は、M F _重力 = m個×gで、 -上の力が作用体の質量であり、「G」 -自由落下加速度が（10メートル/秒に等しいと考えられているタスクを簡単にする^2） 。

身体の自由な動きに、特定の不明を見つけるために使用されるいくつかの式があります。 例えば、本体が横断経路を計算するためには、この式に既知の値を代入する必要がある：S = V ₀ X T + X T ^2/2（パスは、2で割った時間二乗、時刻及び加速度を掛けた初期速度の積の和に等しいです）。

本体の上下動を説明するための方程式

垂直以下の通りである式、重力の影響下で身体の動き：この式を使用して、X = X ₀ + V ₀のX T + X T ^2/2は 、既知の時に体の座標を求めることができます。 これは既知の問題値を代入するだけ必要がある：開始位置、初期速度（本体は単に解放され、一定の力で押されていない場合）、加速度、この場合には、加速度Gに等しいです。

同様に求めることができ、重力の作用の下で移動体の速度。 いつでも未知数を求めるための式：V = V ₀ + G X T（速度の初期値はゼロに等しくてもよいし、速度は、身体が運動を行っている時間の値によって重力加速度の積に等しくなります）。

課題と解決策：重力の作用で体の動き

重力に関連した多くの問題を解決するには、我々は次の計画を提案します：

1. それはISOの要件の多くを満たしているので、自分自身のために決定し、参照の便利な慣性フレームは、通常、地球を選択することが行われています。
2. 小さな図面や身体に作用する主な力を示している絵を、描きます。 重力の影響下で身体の動きは、それがGに等しい加速度を作用する場合、本体は、移動する方向を示すスケッチや図を想定しています。
3. 次いで、得られた力と加速度を投影する方向を選択してください。
4. 未知数を記録し、その方向を決定します。
5. 最後に、走行加速度との距離を求める式にデータを代入して、すべての未知数を計算するために、問題を解決するために、上記の式を使用して。

ターンキーソリューション簡単な作業

それは重力の作用で身体の動きとして、このような現象になると、困難なことが課題を解決するためにどのように実用的な方法を決定します。 しかし、あなたは簡単にも、最も困難な課題を解決することができた使用していくつかのトリックがあります。 そこで、我々はこのまたはその問題を解決する方法の生活例に説明します。 のは、問題を理解しやすいから始めましょう。

ない初期速度で20メートルの高さから解放体。 それは地球の表面に到達したどのくらいの時間を決定します。

解決策：私たちは体が通過するパスを知っている、我々はまた、身体が重力行為の力のみであると判断することができる初期速度が0に等しいことが知られている、それは重力の作用で身体のこの動きことが判明し、あなたがこの数式を使用する必要があります。S = V ₀のx T + X T ^2/2。 我々のケースA = Gであるので、その後、いくつかの変換の後、我々は、以下の式を得る：S = G X T ^2/2これは、今、この式を介してのみ明示時間のまま、我々は見つけることT ² = 2S / gです。 既知の値を代入する結果、tは2秒= = 4、T ² = 2×20/10（この場合はG = 10メートル/秒²と仮定する^）。

だから、私たちの答え：2秒間地面に体の秋。

迅速に問題を解決するためにトリック、以下の通りである：次のような問題に記載の体動が一方向（鉛直下方）に起こることがわかります。 本体重力以外の力（空気抵抗力が無視される）ので、それは、一様加速運動に非常に類似しています。 このため、私たちは、一様加速運動で簡単にパスを見つける身体力に作用する画像図面の配置を通過させるための計算式を使用することができます。

より困難なタスクの例

今、私たちは最高の体が垂直方向に移動していない場合は、重力によって身体の動きに問題を解決し、より複雑な動きを持ってする方法を見てみましょう。

たとえば、次のタスク。 傾斜面ダウン未知の加速度と質量mを移動するいくつかのオブジェクトは、摩擦係数がkに等しいです。 傾斜角度αが既知の場合、身体の運動中に利用可能である加速度の値を決定します。

ソリューション：それは前述した計画、の利点を取ることが必要です。 ボディイメージとそれに作用するすべての力で傾斜面を描く最初のドロー。 重力、摩擦や床反力：それはそれは、次の3つのコンポーネントを持っていることが判明しました。 F _{フリクション} + N + MG = MA：それは合力としての一般式を探します。

問題の主なハイライトは、傾斜角αの条件です。 - F _摩擦 =ミリアンペア（軸OX）およびN - （OY軸用）MG Xのcosα= F _摩擦 MG Xの罪α：牛軸とOY軸上の力を投影する場合、この条件は、我々は次の式を取得し、その後、考慮に入れなければなりません。

F _摩擦を容易式摩擦力を求めることにより算出され、X MG（重量及び重力加速度の積を乗じた摩擦係数）をkに等しいです。 すべての計算のみ式に得られた値を代入したまました後、我々は、体が傾斜面に沿って移動する加速度を算出するための簡略化された方程式を得ます。