Šī tēma būs noderīga ne tikai vidusskolēniem, bet pat pieaugušajiem. Turklāt raksts būs interesants vecākiem, kuri vēlas saviem bērniem izskaidrot vienkāršas lietas no dabaszinātnēm. Viena no ļoti svarīgām tēmām ir ātrums fizikā.
Diezgan bieži skolēni nevar izdomāt, kā atrisināt problēmas, atšķirt pieejamos ātruma veidus, un vēl grūtāk ir saprast zinātniskās definīcijas. Šeit mēs visu apsvērsim pieejamākā valodā, lai viss būtu ne tikai skaidrs, bet pat interesants. Taču dažas lietas tomēr ir jāatceras, jo tehniskajās zinātnēs (fizika un matemātika) katrā formulā ir jāiegaumē formulas, mērvienības un, protams, simbolu nozīme.
Kur tas satiekas?
Sākumā atcerēsimies, ka šī tēma attiecas uz tādu fizikas sadaļu kā mehānika, apakšsadaļu "Kinemātika". Turklāt ātruma izpēte šeit nebeidzas, tas būs šādās sadaļās:
- optika,
- svārstības un viļņi,
- termodinamika,
- kvantu fizika un tā tālāk.
Tāpat ātruma jēdziens ir atrodams ķīmijā, bioloģijā, ģeogrāfijā, datorzinātnēs. Fizikā visbiežāk tiek sastapta un pētīta tēma "ātrums".padziļināti.
Turklāt šo vārdu ikdienā lietojam mēs visi, īpaši autobraucēju, transportlīdzekļu vadītāju vidū. Pat pieredzējuši pavāri dažreiz izmanto tādu frāzi kā "olu b altumus sakuļ ar mikseri vidējā ātrumā".
Kas ir ātrums?
Ātrums fizikā ir kinemātisks lielums. Tas nozīmē attālumu, ko ķermenis veicis noteiktā laika periodā. Teiksim, jauns vīrietis pārceļas no mājām uz veikalu, veicot divsimt metrus vienā minūtē. Gluži pretēji, viņa vecā vecmāmiņa to pašu maršrutu maziem solīšiem veiks sešās minūtēs. Tas ir, puisis pārvietojas daudz ātrāk nekā viņa vecāka gadagājuma radinieks, jo viņš daudz vairāk attīsta ātrumu, sperot ļoti ātrus garus soļus.
Tas pats sakāms par mašīnu: viena mašīna brauc ātrāk, otra lēnāk, jo ātrumi ir dažādi. Vēlāk mēs apskatīsim daudzus piemērus, kas saistīti ar šo koncepciju.
Formula
Stundā skolā noteikti tiek ņemta vērā ātruma formula fizikā, lai būtu ērti risināt uzdevumus.
- V ir attiecīgi kustības ātrums;
- S ir attālums, ko veic ķermenis, pārvietojoties no viena telpas punkta uz citu;
- t – ceļojuma laiks.
Jāatceras formulu, jo tā noderēs turpmāk, risinot daudzas problēmas un ne tikai. Piemēram, jums varētu rasties jautājums, kāātrumu no mājām uz darbu vai mācību vietu. Bet jūs varat uzzināt attālumu iepriekš, izmantojot karti viedtālrunī vai datorā vai izmantojot papīra versiju, zinot mērogu un ņemot līdzi lineālu. Pēc tam atzīmējiet laiku, pirms sākat pārvietoties. Kad ierodaties galamērķī, skatiet, cik minūtes vai stundas pagāja, lai pagāja bez apstāšanās.
Kā to mēra?
Ātrumu visbiežāk mēra SI vienībās. Tālāk ir norādītas ne tikai vienības, bet arī piemēri, kur tās tiek izmantotas:
- km/h (kilometrs stundā) - transports;
- m/s (metrs sekundē) - vējš;
- km/s (kilometrs sekundē) – kosmosa objekti, raķetes;
- mm/h (milimetrs stundā) - šķidrumi.
Vispirms noskaidrosim, no kurienes radusies daļskaitļu josla un kāpēc mērvienība ir tieši tāda. Pievērsiet uzmanību ātruma fizikas formulai. Ko tu redzi? Skaitītājs ir S (attālums, ceļš). Kā tiek mērīts attālums? Kilometros, metros, milimetros. Saucējā attiecīgi t (laiks) - stundas, minūtes, sekundes. Tādējādi daudzuma mērvienības ir tieši tādas pašas, kā norādītas šīs sadaļas sākumā.
Konsolidēsim ar jums fizikas ātruma formulas izpēti šādi: kādu attālumu ķermenis pārvarēs noteiktā laika periodā? Piemēram, cilvēks 1 stundā noiet 5 kilometrus. Kopā: cilvēka ātrums ir 5 km/h.
No kā tas ir atkarīgs?
Diezgan bieži skolotāji uzdod skolēniem jautājumu: "Kas nosaka ātrumu?". Studenti bieži apmaldās un nezina, ko teikt. Patiesībā viss ir ļotivienkārši. Paskatieties uz formulu, lai tiktu parādīts mājiens. Ķermeņa ātrums fizikā ir atkarīgs no kustības laika un attāluma. Ja vismaz viens no šiem parametriem nav zināms, problēmu nebūs iespējams atrisināt. Turklāt piemērā var atrast citus ātruma veidus, kas tiks apspriesti nākamajās šī raksta sadaļās.
Daudzos kinemātikas uzdevumos ir jāveido atkarības grafiki, kur X ass ir laiks, bet Y ass ir attālums, ceļš. Pēc šādiem attēliem var viegli novērtēt kustības ātruma raksturu. Ir vērts atzīmēt, ka daudzās profesijās, kas saistītas ar transportu, elektriskās mašīnas bieži izmanto grafiku. Piemēram, uz dzelzceļa.
Ātruma mērīšana īstajā brīdī
Ir vēl viena tēma, kas biedē vidusskolēnus – momentānais ātrums. Fizikā šis jēdziens tiek lietots kā ātruma lieluma definīcija momentānā laika periodā.
Paskatīsimies uz vienkāršu piemēru: mašīnists vada vilcienu, viņa palīgs ik pa laikam vēro ātrumu. Tālumā ir ātruma ierobežojuma zīme. Jums vajadzētu pārbaudīt, cik ātri šobrīd kustas vilciens. Šofera palīgs pulksten 16:00 ziņo, ka ātrums ir 117 km/h. Tas ir momentānais ātrums, kas fiksēts tieši pulksten 16.00. Trīs minūtes vēlāk ātrums bija 98 km/h. Tas ir arī momentānais ātrums attiecībā pret 16 stundām 03 minūtēm.
Kustības sākums
Bez sākotnējā ātruma fizika neatspoguļo gandrīz nekādu transporta kustībutehnoloģija. Kas ir šis parametrs? Tas ir ātrums, ar kādu objekts sāk kustēties. Pieņemsim, ka automašīna nevar uzreiz sākt kustību ar ātrumu 50 km/h. Viņai jāpaātrina. Kad vadītājs nospiež pedāli, automašīna sāk kustēties vienmērīgi, piemēram, sākumā 5 km/h, tad pakāpeniski 10 km/h, 20 km/h un tā tālāk (5 km/h ir sākuma ātrums).
Protams, var veikt asu startu, kā skrējēji-sportisti, sitot tenisa bumbiņu ar raketi, taču vienmēr ir sākuma ātrums. Pēc mūsu standartiem tā nav tikai mūsu Galaktikas zvaigznēm, planētām un satelītiem, jo mēs nezinām, kad un kā sākās kustība. Galu galā līdz nāvei kosmosa objekti nevar apstāties, tie vienmēr ir kustībā.
Vienmērīgs ātrums
Ātrums fizikā ir atsevišķu parādību un īpašību kombinācija. Ir arī vienmērīga un nevienmērīga kustība, izliekta un taisna. Dosim piemēru: cilvēks iet pa taisnu ceļu ar tādu pašu ātrumu, pārvarot 100 metru distanci no punkta A līdz punktam B.
No vienas puses, to var saukt par taisnu un vienmērīgu ātrumu. Bet, ja pieliek cilvēkam ļoti precīzus ātruma un maršruta sensorus, tad var redzēt, ka atšķirība tomēr ir. Nevienmērīgs ātrums ir tad, kad ātrums mainās regulāri vai pastāvīgi.
Ikdienā un tehnoloģijās
Kustības ātrums fizikā pastāv visur. Pat mikroorganismi kustas, ļaujietun ļoti lēnā tempā. Ir vērts atzīmēt, ka ir rotācija, ko raksturo arī ātrums, bet ir mērvienība - apgr./min (apgriezieni minūtē). Piemēram, trumuļa griešanās ātrums veļas mašīnā. Šo mērvienību izmanto visur, kur ir mehānismi un mašīnas (dzinēji, motori).
Ģeogrāfijā un ķīmijā
Pat ūdenim ir kustības ātrums. Fizika ir tikai palīgzinātne dabā notiekošo procesu jomā. Piemēram, vēja ātrums, viļņi jūrā – to visu mēra pēc parastajiem fiziskajiem parametriem, daudzumiem.
Protams, daudzi no jums ir pazīstami ar frāzi "ķīmiskās reakcijas ātrums". Tikai ķīmijā tam ir cita nozīme, jo tas nozīmē, cik ilgi tas vai cits process notiks. Piemēram, kālija permanganāts ātrāk izšķīst ūdenī, ja sakratat trauku.
Neredzams ātrums
Ir neredzamas parādības. Piemēram, mēs nevaram redzēt, kā pārvietojas gaismas daļiņas, dažādi starojumi, kā izplatās skaņa. Bet, ja nebūtu to daļiņu kustības, tad neviena no šīm parādībām dabā nepastāvētu.
Informātika
Gandrīz katrs mūsdienu cilvēks, strādājot pie datora, saskaras ar jēdzienu "ātrums":
- Interneta ātrums;
- lapas ielādes ātrums;
- CPU ielādes ātrums un tā tālāk.
Fizikā ir milzīgs skaits kustību ātruma piemēru.
Uzmanīgi izlasot rakstu, jūs iepazināties ar jēdzienuātrumu, uzzini, kas tas ir. Lai šis materiāls palīdz padziļināti apgūt sadaļu "Mehānika", izrādīt interesi par to un pārvarēt bailes, atbildot stundās. Galu galā ātrums fizikā ir plaši izplatīts jēdziens, ko ir viegli atcerēties.
