Dynamika je jednou ze základních částí fyziky a studuje pohyb těles pod vlivem sil. Umožňuje definovat zákony a vzorce, které popisují pohyb těl a interakci mezi nimi. V tomto článku se podíváme na některé základní vzorce dynamiky fyziky a uvedeme příklady jejich použití ve výpočtech.
Jedním ze základních vzorců dynamiky je druhý Newtonův zákon, který spojuje sílu, tělesnou hmotnost a zrychlení. Vzorec je zaznamenán následovně:
kde F - síla, m - tělesná hmotnost, a - urychlení.
Použití tohoto vzorce umožňuje vypočítat sílu působící na tělo při známé hmotnosti a zrychlení. Pokud je například známa hmotnost vozidla a jeho zrychlení, lze vypočítat sílu, která působí na vozidlo při akceleraci.
Newtonovy Zákony:
- Newtonův první zákon (zákon setrvačnosti) tvrdí, že tělo zůstává v klidu nebo se pohybuje rovnoměrně přímočaře, dokud na něj nepůsobí vnější síla. Formule: F = 0, kde F - součet všech sil působících na tělo.
- Newtonův druhý zákon (pohybový zákon) spojuje sílu, tělesnou hmotnost a její zrychlení. Formule: F = m * a, kde F - síla, m - tělesná hmotnost, a - urychlení.
- Newtonův třetí zákon (zákon interakce) tvrdí, že pokud tělo A působí na tělo B s určitou silou, pak tělo B působí na tělo A se silou rovnající se modulu a opačným směrem. Formule: FA = -FB, kde FA - síla působící na tělo A, FB - síla působící na tělo B.
Příklad výpočtu podle druhého Newtonova zákona:
Najdeme sílu působící na tělo o hmotnosti 2 kg, pokud má zrychlení 3 m/s 2 .
Použijeme vzorec F = m * a.
F = 2 kg * 3 m / s 2 = 6 N
Vzorce pro výpočet síly, cesty, času a zrychlení
Ve fyzice existuje několik základních vzorců, které vám umožňují vypočítat různé parametry dynamiky. Tyto vzorce umožňují určit sílu, cestu, čas a zrychlení.
1. Vzorec pro výpočet síly:
Síla (F) se rovná součinu hmotnosti (m) na zrychlení (a). Vzorec je následující: F = m*a.
2. Vzorec pro výpočet cesty:
Dráha (S) je definována jako součin průměrné rychlosti (v) na čas (t). Vzorec je následující: s = v * T.
3. Vzorec pro výpočet času:
Čas (t) lze definovat jako poměr dráhy (s) k průměrné rychlosti (v). Vzorec je následující: t = s / v.
4. Vzorec pro výpočet zrychlení:
Zrychlení (a) se rovná poměru změny rychlosti (Δv) ke změně času (Δt). Vzorec je následující: a = Δv / Δt.
Například pro výpočet síly, pokud máte tělesnou hmotnost (m) a zrychlení (a), můžete použít vzorec F = m*a. Pokud máte například cestu (s) a průměrnou rychlost (v), můžete k výpočtu času (t) použít vzorec s = v * T.
Tyto vzorce jsou základní a široce používané ve fyzice k řešení problémů s dynamikou. Při znalosti těchto vzorců lze snadno vypočítat různé parametry pohybu těla.
Práce a energie:
Vzorec pro výpočet práce je následující:
Práce (A) = síla (F) × pohyb (d) × cos (θ),
kde F je velikost síly směřující podél pohybu; d je délka pohybu; θ je úhel mezi směrem síly a směrem pohybu.
Práce může být pozitivní nebo negativní v závislosti na směru síly a pohybu. Je-li síla a pohyb ospalý, pak bude práce pozitivní. Pokud je síla a pohyb proti směru, pak bude práce záporná.
Energie je schopnost systému pracovat. Energie se obvykle měří v joulech (J) nebo v Ergech (er). Ve fyzice se uvolňují různé formy energie: mechanická, tepelná, elektrická a další.
Celková energie těla se skládá z jeho kinetické energie (Ek potenciální energie (e)p). Vzorec pro výpočet celkové energie těla je následující:
Energie (E) = kinetická energie (Ek+ Potenciální energie (ep).
Kinetická energie se vypočítá podle vzorce:
Kinetická energie (Ek) = (m × v 2 ) / 2,
kde m je tělesná hmotnost, v je tělesná rychlost.
Potenciální energie závisí na výšce tělesa nad zemským povrchem a vypočítává se podle vzorce:
Potenciální energie (Ep) = m × g × h,
kde m je tělesná hmotnost, g je zrychlení volného pádu (přibližně 9,8 m/s 2 ), h je tělesná výška.
S vědomím energie a práce lze vypočítat mechanickou účinnost. Vzorec pro výpočet mechanické účinnosti (ηkožešina) vypadá následovně:
Mechanická účinnost (ηkožešina) = Vykonaná práce (Ape) / Vynaložená energie (Epotr).
Tyto vzorce dynamiky fyziky vám pomohou vypočítat práci a energii v různých úkolech a příkladech výpočtů.
Rychlost a zrychlení:
Zrychlení (a) je fyzikální veličina, která charakterizuje změnu rychlosti objektu za jednotku času. Je definován jako poměr změny rychlosti (Δv) ke změně času (Δt): a = Δv / Δt.
Příklad 1: Nechte objekt pohybovat se rychlostí 10 m / s a zastaví se po 5 sekundách. Chcete-li najít zrychlení, musíte určit změnu rychlosti a změnu času. Změna rychlosti se rovná rozdílu počáteční a konečné rychlosti: Δv = 0-10 = -10 m/s. Změna času se rovná danému času: Δt = 5 sec. Nastavíme hodnoty na vzorec zrychlení: a = Δv / Δt = -10/5 = -2 m / s^2. Záporné znaménko zrychlení naznačuje, že objekt zpomaluje.
Příklad 2: Nechte objekt pohybovat rovnoměrně rychlostí 20 m/s po dobu 10 sekund. Chcete-li najít zrychlení, musíte určit změnu rychlosti a změnu času. Změna rychlosti je 0, protože rychlost se nemění: Δv = 0 m / s. Změna času se rovná danému času: Δt = 10 sec. Vložíme hodnoty do vzorce zrychlení: a = Δv / Δt = 0/10 = 0 m / s^2. Zrychlení je nulové, což znamená, že nedochází ke změně rychlosti objektu.
Odpor prostředí:
Ve fyzice je odpor média silou působící na tělo pohybující se v kapalině nebo plynu. Působí proti pohybu a způsobuje zpomalení objektu. Odpor prostředí závisí na několika faktorech, jako je tvar těla, velikost, rychlost a typ média.
Pro výpočet síly odporu média existuje několik vzorců:
1. Pro výpočet síly odporu média se v kapalině používá vzorec:
F - síla odporu média (h),
η-koeficient viskozity média (h·S/m2),
r-poloměr tělesa (m),
v-rychlost pohybu těla v prostředí (m/s).
2. Pro výpočet síly odporu média se v plynu používá vzorec:
F - síla odporu média (h),
C-koeficient odporu,
P-hustota plynu (kg/m3),
S-plocha průřezu těla (m2),
v-rychlost pohybu těla v plynu (m/s).
Tyto vzorce umožňují vypočítat sílu odporu média a použít ji při řešení problémů z oblasti dynamiky fyziky.
Okamžik a okamžik síly:
| Formule | Popis |
|---|---|
| M = F * d | Moment síly se rovná součinu síly na vzdálenost k ose rotace |
Pro výpočet momentu síly je třeba znát sílu působící na tělo a vzdálenost od aplikačního bodu síly k ose rotace.Příklad: máme dveře, které se točí kolem vodorovné osy. Působí na ni síla F = 10 N, aplikovaná v bodě vzdáleném od osy 0,5 m. Chcete - li najít okamžik síly, musíte sílu vynásobit vzdálenost k ose: M = 10 N * 0,5 m = 5 n∙m. výsledný výsledek je mechanický moment síly označený m a měřený v Newtonech na metr (N∙m).