0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему в физике расстояние обозначается буквой s, а скорость – v

Почему в физике расстояние обозначается буквой s, а скорость – v?

Почему в физике расстояние обозначается буквой s, а скорость – v?

Интересно

Со времен возникновения различных наук и математических расчетов ученые начали использовать множество символов и сокращений. Это вполне оправданное решение, ведь длинные формулы, записанные при помощи слов, отнимали бы много времени. По какому принципу выбираются эти обозначения, в частности буквы, указывающие на скорость и расстояние?

  • Поперечное сечение – срез, образованный плоскостью, прорезающей предмет под прямым углом.
  • Измерение – мера пространственной протяженности в конкретном направлении (высота, ширина и глубина).

Объем в физике – мера трехмерного пространства, ограниченного чертой. В нем может вмещаться определенное вещество или отображает форму. В чем измеряется объем в физике? В качестве единицы используют м 3 , но для жидкостей – литр (0.001 м 3 ).

Геометрически определяется через умножение трех измерений объекта (длина, ширина и высота). Как провести измерение объема? Некоторые объемы вычисляются как:

  • объем куба: две ширины, одна высота.
  • объем цилиндра: площадь поперечного сечения превосходит высоту цилиндра.
  • объем сферы: в 4/3 раза больше радиуса куба.

Объем твердого тела вычисляется через объем жидкости, которую вытесняет при погружении.

Объем сосуда можно определить как его емкость, то есть количество вмещаемой жидкости. Таким же образом работают и измерительные чаши: площадь поперечного сечения умножается на переменную высоту. Жидкость всегда будет покрывать поперечное сечение, а добавление увеличит высоту внутри контейнера.

Мерную чашу используют для определения объемов жидкостей. Единицами служат унции, чаши и миллилитры

Жидкость расплывается по форме контейнера, заполняя минимально требуемую высоту. Газы же стараются заполнить собою все максимально. Поэтому измерить объем жидкости очень просто, ведь газ всегда равномерно распространяется по пространству.

Поперечные механические волны (примеры формула)

Поперечные механические волныЕсли частица вещества, находящаяся в колебательном движении, имеет упругую связь с соседними частицами, то она вовлекает их в колебательное движение, которое таким, образом будет постепенно распространяться в окружающей среде. Явление распространения колебаний в среде называется волновым движением или просто волной. В данном случае это будет упругая механическая волна. К упругим волнам относятся звуковые и ультразвуковые волны, а также волны, образующиеся в земной коре при землетрясении и др.

Пример образования поперечных волн

Образование простейшей механической волны можно наблюдать на закрепленном за один конец упругом резиновом шнуре, если второй его конец привести в колебательное движение в направлении, перпендикулярном оси шнура (рис. ).

Рассмотрим этот процесс подробнее. Представим себе ряд точек, расположенных на прямой а (рис. 2, а), которые связаны упругими силами так, что смещение одной точки влечет за собой смещение соседних точек. Пусть крайняя точка, совершая гармоническое колебание, в начальный момент времени смещается вниз, увлекая за собой и соседние точки. Через одну четверть периода колебания первая точка будет иметь максимальное смещение.

Соседние точки при этом займут некоторые промежуточные положения (рис. 2, б). Затем крайняя точка начнет возвращаться к среднему положению, однако каждая из соседних точек будет по инерции отклоняться до наибольшего смещения, увлекая при этом за собой последующие точки. Через половину периода колебания первой точки остальные точки займут положение рис. 2, в.

Читайте так же:
Как подключить телефон к телевизору с помощью тюльпанов?

Пример образования поперечных волнЗатем крайняя точка смещается вверх, увлекая за собой и соседние точки, возвращающиеся в среднее положение. В то же время смещение в первоначальном направлении (вниз) будет распространяться на все большее число точек и через три четверти периода колебания крайней точки получится картина, показанная на рис. 2, г.

Наконец, совершив полное колебание» т. е. через один период, крайняя точка возвратится в среднее положение, а остальные точки займут положение, изображенное на рис. 2, д.

Таким образом колебательный процесс постепенно распространяется от точки к точке среды. Важно отметить, что колебания каждой последующей точки среды происходят все с большим и большим запаздыванием по фазе относительно колебания крайней (начальной) точки.

Если колебания начальной точки поддерживаются, то колебательный процесс захватывает все большее и большее количество точек и волна распространяется все дальше и дальше (рис. б).

Где образуются поперечные волны

Рассмотренная волна является поперечной. Поперечной волной называется волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном направлению колебания частиц. Поперечные механические волны образуются только в твердых телах, а также на свободной поверхности жидкости, где роль упругой силы играют силы тяжести и поверхностного натяжения, стремящиеся обеспечить горизонтальный уровень свободной поверхности жидкости.

Где образуются поперечные волныВ поперечной волне частицы среды в направлении распространения волны не смещаются. Однако глаз воспринимает движение волны (например, волны на упругом шнуре). Это связано с запаздыванием по фазе колебаний каждой последующей частицы, вследствие чего гребни или впадины волны, более заметные для глаза наблюдателя, перемещаются в направлении распространения волны (см. рис. 3 б).

Волна характеризуется теми же величинами, как и вызывающее ее колебание: периодом Т или частою v амплитудой а, а также формой коле бания, обусловливающей и форму волны. По форме волны также разделя ются на простые (гармонические) и сложные.

Кроме этого, волна имеет особую, весьма важную характеристику, связанную со скоростью υ распространения колебаний в среде и называемую длиной волны λ. Длина волны это расстояние, на котором смещения точек среды претерпевают изменения, соответствующие одному периоду колебаний. Или проще: длина волны — это расстояние, на которое колебания распространяются в среде за время, равное одному периоду колебания.

Применительно к этому определению длина волны как путь, который волна проходит за время Т одного периода колебания, равняется

λ = υТ = υ/v

где v — скорость распространения волны, v — частота колебания.

Таким образом, длина волны численно равняется произведению периода колебания на скорость распространения волны или отношению скорости распространения волны к частоте колебания.

Скорость распространения волны зависит от свойств среды, поэтому при переходе волны из одной среды в другую длина волны изменяется, хотя частота колебаний остается неизменной.

Длина волны может быть определена так же, как расстояние между двумя ближайшими точками, совершающими колебания в одинаковых фазах.

Читайте так же:
Что такое CAN и LIN шина?

Составим уравнение простой (гармонической) волны, т. е. формулу, которая позволяет определить в заданный момент времени t смещение s точки Б, расположенной на любом расстоянии х от начальной точки А по направлению распространения волны (рис. 43, а) Для начальной точки уравнение колебания имеет вид:

sA = a sin ωt = a sin (2 π t/T) = a sin 2 π vt.

Точка Б начинает колебание с запаздыванием на промежуток времени

t. за который волна распространяется от точки А до точки Б:

t = x/ υ

где υ — скорость распространения волны в среде.

Применяя уравнение для запаздывающего по фазе колебания, можно написать для точки Б:

sБ = a sin (ωt — φ ) = a sin (2 π /T)(tt ) = a sin 2 π v ( tt ).

Подставляя в формулу значение t, получим:

sБ= a sin (2π/T)(tx/υ) = a sin 2 π v (tx/υ)

Если вместо скорости волны υ задана длина волны X, то уравнение легко преобразуется:

sБ= a sin (2 π /T)(t/Tx/λ) = a sin 2 π v (vtx/λ)

Уравнение волны содержит две переменные величины: время t и расстояние х. При построении графика волны в соответствии с этим уравнением время принимается постоянным (t =const), тогда график дает смеще ния различных точек среды в зависимости от расстояния х их от начальной точки в некоторый заданный момент времени t. Для простой (гармонической) волны график имеет форму синусоиды (рис. 3, б).

Для других (последующих) моментов времени t1, t2, график волны смещается вдоль оси х со скоростью υ распространения волны. Соответствующие кривые показаны на рис. 3, в пунктиром.

Что такое пространственная волна

На примере с упругим шнуром была рассмотрена простейшая линейная волна, т. е. волна, распространяющаяся в одном каком-то направлении. В дальнейшем будут рассмотрены волны, распространяющиеся от источника колебаний в среде по всем направлениям и называе мые пространственными волнами. Такими волнами являются, например, звуковые волны.

Что такое пространственная волнаВолна несет с собой энергию. Энергия упругой механической волны состоит из потенциальной энергии деформации вещества, в котором распространяется волна, и кинетической энергии его колеблющихся частиц. Мгновенное значение энергии волны в каждой точке среды является переменной величиной.

Однако среднее значение ее за период колебаний для данной точки среды постоянно. Эта величина для единицы объема среды, в которой распространяется волна, называется плотностью энергии εв волны. Она прямо пропорциональна квадрату амплитуды а 2 и квадрату частоты v 2 колебания, а также плотности ρ среды:

ε в = 2 π 2 ρ a 2 v 2 .

Для некоторого объема V среды среднее значение энергии волны

Величина Ps, численно равная средней энергии Ев, переносимой волной в единицу времени t через заданную поверхность S, перпендикулярную направлению распространения волны (рис. 4), называется потоком энергии через эту поверхность:

Ps = Eв/t

и измеряется в единицах мощности: ватт, эрг в секунду.

Поток энергии, приходящийся на единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны, называется плотностью потока энергии:

и измеряется в em/м 2 и эрг/сексм 2 . Эту величину называют также интенсивностью волны.

Читайте так же:
Как долго служит сажевый фильтр?

Если источник колебаний имеет достаточную поверхность, то волна распространяется от него равномерным потоком. Такая волна называется плоской. Рассмотрим в этом случае энергию, переносимую частью волны, заключенной в цилиндрическом объеме V среды, расположенном вдоль по направлению движения волны (рис. 44). Промежуток времени t выберем так, чтобы за это время энергия волны, заключенная в объеме V, была бы перенесена через поверхность S, т. е. t = l/υ, где l — высота цилиндра

и υ — скорость распространения волны. Подставляя эти величины в формулу для плотности потока энергии, получим:

u = Ев/tS = εV/tS = εSl/tS = ε(l/t) = ε υ

Плотность потока энергии волны равняется произведению плотности энергии на скорость волны. Отсюда следует, что поток энергии, переносимой волной, можно рассматривать как вектор, совпадающий по направлению с вектором скорости волны. Этот вектор называется вектором Умова.

Если источник колебаний может рассматриваться как точечный, то в однородной среде волна от него распространяется во все стороны равномерно, т. е. имеет сферическую форму . Поверхности сфер относятся как квадраты их радиусов r 2 , также будут относиться и подобные одна другой поверхности S l, S2, … на сферах, через которые проходит один и тот же поток энергии Ps. Поэтому плотность потока энергии и по мере удаления от точечного источника колебаний изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния:

Ускорение свободного падения

Свободное падение

Название этого пункта статьи является ответом на вопрос, что означает буква g в физике. Используют ее потому, что с латинского языка слово «гравитация» будет gravitas. Теперь осталось понять, что такое свободного падения ускорение. Чтобы это сделать, рассмотрим, какая сила действует на каждое тело, находящееся вблизи поверхности Земли. Пусть тело имеет массу m, тогда получаем:

Здесь M, R — масса и радиус нашей планеты. Отметим, даже если тело находится на некоторой высоте h над поверхностью, то эта высота намного меньше величины R, поэтому в формуле ее можно не учитывать. Рассчитаем величину g:

g = G*M/R 2 = 6,67*10 -11 *5,972*10 24 /(6371000) 2 = 9,81 м/c 2 .

Что в физике означает g? Ускорение g — это такая величина, на которую увеличивается скорость совершенно любого тела, падающего свободно на поверхность Земли. Из вычислений следует, что прирост к скорости за каждую секунду падения составляет 9,81 м/c (35,3 км/ч).

Обратим внимание, что величина g от массы тела не зависит. В действительности же можно заметить, что более плотные тела падают быстрее менее плотных. Происходит это потому, что на них действуют разные силы сопротивления воздуха, а не разная сила тяжести.

Формула выше позволяет определить g не только для нашей Земли, но и для любой другой планеты. Например, если в нее подставить массу и радиус Марса, то получим величину 3,7 м/с 2 , что почти в 2,7 раза меньше, чем для Земли.

Физические величины и их измерение

Физические тела могут отличаться своими размерами, весом, материалом, из которого изготовлены, и т.д. Физические явления также могут различаться своей продолжительностью, интенсивностью, скоростью и т.п.

Читайте так же:
Можно ли ездить на скутере в 14 лет?

Многие физические свойства мы измеряем, т.е. определяем их количественные величины: меряем длину в метрах, площадь – в квадратных метрах, время – в секундах, массу – в килограммах и т.п.

Примеры физических свойств и соответствующих им физических величин:
Физическое тело — стол

Плотность (древесины столешницы)

Плотность (металла ножек)

Физическое явление – кипение воды

Длительность полного выкипания 1 кг воды на обычной конфорке (2,0 кВт)

п.2. Единицы измерения

Примеры единиц измерения:

  • для расстояний – метры, километры, сантиметры;
  • для времени – секунды, минуты, часы;
  • для массы – килограммы, граммы, тонны.

Примеры размеров, выраженные в метрах:

  • радиус наблюдаемой части Вселенной – 10 26 м
  • среднее расстояние от Солнца до Земли – 1,5·10 11 м
  • средний рост ученика 7 класса – 1,5 м
  • средний размер вируса – 10 -7 м
  • радиус протона – 10 -15 м

п.3. Международная система единиц СИ

В современном мире система единиц измерения для науки, техники и быта устанавливается государством в специальных законах.
В большинстве государств используется Международная система единиц СИ.

СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г., изменялась и дополнялась на последующих конференциях (последние изменения внесены в 2019 г.).
В СИ определено семь основных единиц для семи физических величин.

Физическая величинаДлинаВремяМассаСила токаТемператураКол-во веществаСила света
Ед. измеренияМетрСекундаКилограммАмперКельвинМольКандела

Остальные единицы СИ являются производными и образуются из основных с помощью уравнений.
Кроме того, существуют ещё кратные единицы, которые в разы больше, и дольные единицы, которые в разы меньше основных и производных единиц.
Названия кратных и дольных единиц формируются с помощью приставок «кило», «мега», «гига», «деци», «санти», «милли» и т.п.

Примеры кратных и дольных единиц для метра:
10 3 м=1000 м=1 км – километр
10 -1 м=0,1 м=1 дм – дециметр
10 -2 м=0,01 м=1 см – сантиметр
10 -3 м=0,001 м=1 мм – миллиметр
10 -6 м=0,000001 м=1 мк – микрометр
10 -9 м=0,000000001 м=1 нм – нанометр

Существуют также внесистемные единицы измерения, которые остаются в употреблении по традиции и потому что удобны. Например, тонна и центнер для массы, литр для объема, миля для расстояния и т.п.

п.4. Измерительные приборы

В большинстве случаев мы измеряем физические величины с помощью приборов: длину – с помощью линейки, вес – с помощью весов, время – с помощью секундомера и т.д.

Примеры измерительных приборов для определения длины:

Линейка
Линейка
Рулетка
Рулетка
Метр складной
Метр складной
Микрометр
Микрометр
Ручной лазерный дальномер
Ручной лазерный дальномер
Купол астрономического лазерного дальномера
Купол астрономического лазерного дальномера

п.5. Задачи

Задача 1. Найдите длину брусков, приложенных к линейке (одно деление – 1 мм):
Линейка измерительная

Чтобы найти длину бруска (l), нужно от измерения справа (x2) отнять измерение слева (x1):

Для первого бруска:
x1=4,5 см; x2=6,2 см
l=6,2 см-4,5 см=1,7 см

Читайте так же:
Чем разморозить стекло машины?

Для второго бруска:
x1=6,7 см; x2=9,7 см
l=9,7 см-6,7 см=3 см

Для третьего бруска:
x1=10,4 см; x2=13 см
l=13 см-10,4 см=2,6 см

Задача 2. Запишите длины в порядке убывания:
0,3 дм, 20 см, 450 мм, 540 мкм, 0,0001 км.

Выразим все длины через метры:
0,3 дм = 0,03 м
20 см = 0,2 м
450 мм = 0,45 м
540 мкм = 0,00054 м
0,0001 км = 0,1 м
Получаем:
0,45 м>0,2 м>0,1 м>0,03 м>0,00054 м
450 мм>20 см>0,0001 км>0,3 дм>540 мкм

Задача 3. Объем воды в аквариуме 5 л. Выразите этот объем в м 3 , дм 3 , см 3 .

5 л = 5 дм 3
5 л = 5 дм 3 = 5·(1 дм) 3 =5·(0,1 м) 3 =5·0,001 м 3 =0,005 м 3
5 л = 5 дм 3 = 5·(1 дм) 3 =5·(10 см) 3 =5·1000 (см) 3 =5000 (см) 3

Задача 4. Квадрат площадью 1 м 2 разрезали на квадратики площадью 1 см 2 и уложили их в ряд. Какой длины получился этот ряд?

Найдем, сколько в большом квадрате маленьких квадратиков:
1 м 2 =(1 м) 2 =(100 см) 2 =10 000 см 2
Получается 10 000 квадратиков 1х1 см. Из них получится ряд длиной:
10 000 см=100 м
Ответ: 100 м

Приборы для измерения электрической мощности

Провести измерения мощности позволяет ваттметр. У него две обмотки. Одна включается в цепь последовательно, как амперметр, вторая параллельно, как вольтметр. В установках электроэнергетики ваттметры определяют значения в киловатт-час «кВт*час». В измерениях нуждается не только электрическая, а также лазерная энергия. Приборы, способные измерять этот показатель, изготавливаются как стационарного, так и переносного исполнения. С их помощью оценивают уровень лазерных излучений оборудования, применяющего этот вид энергии. Один из портативных измерителей – LP1, японского производителя. LP1 разрешает напрямую определять значения силы светового излучения, к примеру, в визуальном пятне оптических устройств проигрывателей DVD.

Прибор для измерения электрической мощности

Конспект урока с использованием ЭОР по теме «Физические величины. Измерение физических величин»

Конспект урока с использованием ЭОР по теме «Физические величины. Измерение физических величин».ЭОР с сайтов http://fcior.edu.ru и http://school-collection.edu.ru/.

урок «Физические величины.Измерение физических величин» с использованием ЦОР.

Данный урок показыват как можно испольвать элементы ЦОР при объяснении,закреплении,самопроверки учащимися учебного материала,что повышает эффективность урока,познавательные интересы учащихся.

Данный материал поможет учителям.

Урок по физике для 7 класса Тема: Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений.

Тема: Измерение физических величин. Точность и погрешность и измерений.

«Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений»

презентация к уроку физики 7 класс на тему «Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений».

Презентация к уроку по физике на тему «Физические величины. Измерение физических величин».

Презентация по физике на тему «Физические величины, Измерение физических величин». Урок — новая тема для учащихся 7 класса. В начале урока для ребят предлагается небольшая самостоятельная работа на ус.

Математика 5 класс — вычисление величины по дроби ото величины

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector