Mouvement rectiligne et circulaire d'un point matériel. Résumé de la leçon "Mouvement rectiligne et curviligne

Des questions.

1. Regardez la figure 33 a) et répondez aux questions : sous l'influence de quelle force la balle prend-elle de la vitesse et se déplace-t-elle du point B au point A ? Comment cette force est-elle apparue ? Quelles sont les directions de l’accélération, la vitesse de la balle et la force agissant sur elle ? Quelle trajectoire suit le ballon ?

La balle acquiert de la vitesse et se déplace du point B au point A sous l'action de la force élastique F contrôlée résultant de l'étirement de la corde. L'accélération a, la vitesse de la balle v et la force élastique F contrôlée sur elle sont dirigées du point B vers le point A, et donc la balle se déplace en ligne droite.

2. Considérez la figure 33 b) et répondez aux questions : pourquoi la force élastique est-elle apparue dans le cordon et comment est-elle dirigée par rapport au cordon lui-même ? Que peut-on dire de la direction de la vitesse de la balle et de la force élastique de la corde agissant sur elle ? Comment se déplace la balle : droite ou courbe ?

La force élastique F contrôlée dans la corde apparaît en raison de son étirement, elle est dirigée le long de la corde vers le point O. Le vecteur vitesse v et la force élastique F contrôlée se trouvent sur des droites sécantes, la vitesse est dirigée tangentiellement à la trajectoire, et la force élastique est dirigée vers le point O, donc la balle se déplace de manière curviligne.

3. Dans quelles conditions un corps se déplace-t-il de manière rectiligne sous l'influence d'une force, et dans quelles conditions se déplace-t-il de manière curviligne ?

Un corps sous l'influence d'une force se déplace de manière rectiligne si sa vitesse v et la force F agissant sur lui sont dirigées le long d'une ligne droite, et de manière curviligne si elles sont dirigées le long de lignes droites sécantes.

Des exercices.

1. La balle a roulé le long de la surface horizontale de la table du point A au point B (Fig. 35). Au point B, la balle a été soumise à la force F. En conséquence, elle a commencé à se déplacer vers le point C. Dans laquelle des directions indiquées par les flèches 1, 2, 3 et 4 la force F pourrait-elle agir ?

La force F a agi dans la direction 3, car la balle a maintenant une composante de vitesse perpendiculaire à la direction initiale de la vitesse.

2. La figure 36 montre la trajectoire du ballon. Sur celui-ci, des cercles marquent les positions du ballon toutes les secondes après le début du mouvement. Une force a-t-elle agi sur le ballon dans les zones 0-3, 4-6, 7-9, 10-12, 13-15, 16-19 ? Si la force agissait, comment était-elle dirigée par rapport au vecteur vitesse ? Pourquoi le ballon a-t-il tourné vers la gauche dans les sections 7 à 9 et vers la droite dans les sections 10 à 12 par rapport à la direction du mouvement avant le virage ? Ignorez la résistance au mouvement.

Dans les sections 0-3, 7-9, 10-12, 16-19, une force externe a agi sur le ballon, modifiant la direction de son mouvement. Dans les sections 7-9 et 10-12, une force a agi sur le ballon qui, d'une part, a changé de direction et, d'autre part, a ralenti son mouvement dans la direction dans laquelle il se déplaçait.

3. Sur la figure 37, la ligne ABCDE montre la trajectoire d'un certain corps. Dans quelles zones la force a-t-elle le plus probablement agi sur le corps ? Une force pourrait-elle agir sur le corps lors de son mouvement dans d’autres parties de cette trajectoire ? Justifiez toutes les réponses.

La force a agi dans les sections AB et CD, puisque la balle a changé de direction, cependant, dans d'autres sections, une force pourrait également agir, mais sans changer de direction, mais en changeant la vitesse de son mouvement, ce qui n'affecterait pas sa trajectoire.

Nous savons que tous les corps s'attirent. La Lune, par exemple, est notamment attirée par la Terre. Mais la question se pose : si la Lune est attirée par la Terre, pourquoi tourne-t-elle autour d'elle au lieu de tomber vers la Terre ?

Afin de répondre à cette question, il est nécessaire de considérer les types de mouvements des corps. Nous savons déjà que le mouvement peut être uniforme et inégal, mais il existe d’autres caractéristiques du mouvement. En particulier, selon la direction, on distingue les mouvements rectilignes et curvilignes.

Mouvement en ligne droite

On sait qu’un corps se déplace sous l’influence d’une force qui lui est appliquée. Vous pouvez faire une expérience simple montrant comment la direction du mouvement d’un corps dépend de la direction de la force qui lui est appliquée. Pour ce faire, vous aurez besoin d'un petit objet arbitraire, d'un cordon en caoutchouc et d'un support horizontal ou vertical.

Attache le cordon à une extrémité au support. A l'autre extrémité du cordon nous attachons notre objet. Maintenant, si nous tirons notre objet sur une certaine distance puis le relâchons, nous verrons comment il commence à se déplacer en direction du support. Son mouvement est provoqué par la force élastique du cordon. C’est ainsi que la Terre attire tous les corps à sa surface, ainsi que les météorites volant depuis l’espace.

Seulement, à la place de la force élastique, la force d'attraction agit. Prenons maintenant notre objet avec un élastique et poussons-le non pas dans le sens rapproche/éloignement du support, mais le long de celui-ci. Si l’objet n’était pas sécurisé, il s’envolerait tout simplement. Mais comme il est retenu par une corde, le ballon, en se déplaçant sur le côté, étire légèrement le cordon, ce qui le tire vers l'arrière, et le ballon change légèrement de direction vers le support.

Mouvement curviligne en cercle

Cela se produit à tout moment ; par conséquent, la balle ne se déplace pas le long de la trajectoire initiale, mais pas non plus directement vers le support. La balle se déplacera autour du support en cercle. La trajectoire de son mouvement sera curviligne. C'est ainsi que la Lune se déplace autour de la Terre sans tomber dessus.

C'est ainsi que la gravité terrestre capture les météorites qui volent près de la Terre, mais pas directement vers elle. Ces météorites deviennent des satellites de la Terre. De plus, la durée pendant laquelle ils resteront en orbite dépend de leur angle de mouvement initial par rapport à la Terre. Si leur mouvement était perpendiculaire à la Terre, ils peuvent alors rester en orbite indéfiniment. Si l’angle était inférieur à 90°, ils se déplaceront en spirale descendante et tomberont progressivement au sol.

Mouvement circulaire avec une vitesse de module constante

Un autre point à noter est que la vitesse du mouvement curviligne autour d’un cercle varie en direction, mais est la même en valeur. Et cela signifie que le mouvement en cercle avec une vitesse absolue constante se produit uniformément accéléré.

Puisque la direction du mouvement change, cela signifie que le mouvement se produit avec une accélération. Et comme il change également à chaque instant, le mouvement sera donc uniformément accéléré. Et la force de gravité est la force qui provoque une accélération constante.

La Lune se déplace autour de la Terre précisément à cause de cela, mais si soudainement le mouvement de la Lune change, par exemple si une très grosse météorite s'écrase dessus, elle pourrait alors quitter son orbite et tomber sur la Terre. Nous ne pouvons qu’espérer que ce moment n’arrive jamais. Ainsi va.

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Légendes des diapositives :

Réfléchissez et répondez ! 1. Quel type de mouvement est appelé uniforme ? 2. Comment s’appelle la vitesse d’un mouvement uniforme ? 3. Quel mouvement est appelé uniformément accéléré ? 4. Qu'est-ce que l'accélération d'un corps ? 5. Qu’est-ce que le déplacement ? Qu'est-ce qu'une trajectoire ?

Sujet de cours : Mouvement rectiligne et curviligne. Mouvement d'un corps en cercle.

Mouvements mécaniques Rectiligne Curviligne Mouvement le long d'une ellipse Mouvement le long d'une parabole Mouvement le long d'une hyperbole Mouvement le long d'un cercle

Objectifs de la leçon : 1. Connaître les caractéristiques de base du mouvement curviligne et la relation entre elles. 2. Être capable d'appliquer les connaissances acquises lors de la résolution de problèmes expérimentaux.

Plan d'étude du sujet Étudier de nouveaux matériaux Conditions du mouvement rectiligne et curviligne Direction de la vitesse du corps pendant le mouvement curviligne Accélération centripète Période de révolution Fréquence de révolution Force centripète Effectuer des tâches expérimentales frontales Travail indépendant sous forme de tests Résumé

Selon le type de trajectoire, le mouvement peut être : Curviligne Rectiligne

Conditions de mouvement rectiligne et curviligne des corps (Expérience avec un ballon)

p.67 N'oubliez pas ! Travailler avec le manuel

Le mouvement circulaire est un cas particulier de mouvement curviligne

Aperçu:

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Légendes des diapositives :

Caractéristiques du mouvement – ​​vitesse linéaire du mouvement curviligne () – accélération centripète () – période de révolution () – fréquence de révolution ()

Souviens-toi. La direction du mouvement des particules coïncide avec la tangente au cercle

Dans un mouvement curviligne, la vitesse du corps est dirigée tangentiellement au cercle.

Lors d’un mouvement curviligne, l’accélération est dirigée vers le centre du cercle.

Pourquoi l’accélération est-elle dirigée vers le centre du cercle ?

Détermination de la vitesse - vitesse - période de révolution r - rayon d'un cercle

Lorsqu'un corps se déplace en cercle, l'amplitude du vecteur vitesse peut changer ou rester constante, mais la direction du vecteur vitesse change nécessairement. Le vecteur vitesse est donc une quantité variable. Cela signifie que le mouvement en cercle se produit toujours avec une accélération. Souviens-toi!

Aperçu:

Sujet : Mouvement rectiligne et curviligne. Mouvement d'un corps en cercle.

Objectifs: Étudiez les caractéristiques du mouvement curviligne et, en particulier, du mouvement circulaire.

Présentez le concept d’accélération centripète et de force centripète.

Poursuivre le travail sur le développement des compétences clés des étudiants : la capacité de comparer, d'analyser, de tirer des conclusions à partir d'observations, de généraliser des données expérimentales basées sur les connaissances existantes sur le mouvement du corps ; développer la capacité d'utiliser les concepts de base, les formules et les lois physiques du mouvement du corps lors des mouvements. un cercle.

Favoriser l'indépendance, apprendre aux enfants la coopération, cultiver le respect des opinions des autres, éveiller la curiosité et l'observation.

Matériel de cours :ordinateur, projecteur multimédia, écran, balle sur élastique, balle sur fil, règle, métronome, toupie.

Décor: "Nous sommes vraiment libres lorsque nous avons conservé la capacité de raisonner par nous-mêmes." Cécerone.

Type de cours : leçon d'apprentissage de nouveau matériel.

Pendant les cours :

Temps d’organisation :

Énoncé du problème : Quels types de mouvements avons-nous étudiés ?

(Réponse : Uniforme rectiligne, rectiligne uniformément accéléré.)

Plan de cours:

1. Mise à jour connaissances de base (échauffement physique) (5 min)

1. Quel type de mouvement est appelé uniforme ?
2. Comment appelle-t-on la vitesse d’un mouvement uniforme ?
3. Quel type de mouvement est appelé uniformément accéléré ?
4. Qu'est-ce que l'accélération d'un corps ?
5. Qu'est-ce que le mouvement ? Qu'est-ce qu'une trajectoire ?

1. Partie principale. Apprendre du nouveau matériel. (11 minutes)

1. Formulation du problème :

Devoir aux étudiants :Considérons la rotation d'une toupie, la rotation d'une balle sur une corde (démonstration d'expérience). Comment caractériser leurs mouvements ? Quel est le point commun entre leurs mouvements ?

Professeur: Cela signifie que notre tâche dans la leçon d’aujourd’hui est d’introduire le concept de mouvement rectiligne et curviligne. Mouvements du corps en cercle.

(enregistrer le sujet de la leçon dans des cahiers).

1. Sujet de cours.

Diapositive numéro 2.

Professeur: Pour fixer des objectifs, je suggère d’analyser le modèle de mouvement mécanique.(types de mouvements, caractère scientifique)

Diapositive numéro 3.

1. Quels objectifs allons-nous fixer pour notre sujet ?

Diapositive numéro 4.

1. Je suggère d'étudier ce sujet comme suit plan (Sélectionner principal)

Êtes-vous d'accord?

Diapositive numéro 5.

1. Jetez un oeil à la photo. Considérez des exemples de types de trajectoires trouvées dans la nature et la technologie.

Diapositive numéro 6.

1. L'action d'une force sur un corps dans certains cas ne peut conduire qu'à un changement de la grandeur du vecteur vitesse de ce corps, et dans d'autres - à un changement de direction de la vitesse. Montrons cela expérimentalement.

(Réaliser des expériences avec une balle sur un élastique)

Diapositive numéro 7

1. Tirer une conclusion Qu'est-ce qui détermine le type de trajectoire de mouvement ?

(Répondre)

Comparons maintenant cette définition avec celle donnée dans votre manuel à la page 67.

Diapositive numéro 8.

1. Regardons le dessin. Comment le mouvement curviligne peut-il être lié au mouvement circulaire ?

(Répondre)

C'est-à-dire qu'une ligne courbe peut être réorganisée sous la forme d'un ensemble d'arcs de cercle de différents diamètres.

Concluons :...

(Écrire dans un cahier)

Diapositive numéro 9.

1. Considérons quelles grandeurs physiques caractérisent le mouvement dans un cercle.

Diapositive numéro 10.

1. Prenons l'exemple d'une voiture en mouvement. Qu'est-ce qui s'envole sous les roues ? Comment ça bouge ? Comment les particules sont-elles dirigées ? Comment se protéger de ces particules ?

(Répondre)

Concluons : ...(sur la nature du mouvement des particules)

Diapositive numéro 11

1. Regardons la direction de la vitesse lorsqu'un corps se déplace en cercle. (Animation avec un cheval.)

Concluons : ...( comment la vitesse est dirigée.)

Diapositive numéro 12.

1. Voyons comment l'accélération est dirigée lors d'un mouvement curviligne, qui apparaît ici du fait que la vitesse change de direction.

(Animation avec un motocycliste.)

Concluons : ...( quelle est la direction de l'accélération ?

Écrivons-le formule dans un cahier.

Diapositive numéro 13.

1. Regardez le dessin. Nous allons maintenant découvrir pourquoi l'accélération est dirigée vers le centre du cercle.

(explication du professeur)

Diapositive numéro 14.

Quelles conclusions peut-on tirer sur la direction de la vitesse et de l’accélération ?

1. Il existe d'autres caractéristiques du mouvement curviligne. Ceux-ci incluent la période et la fréquence de rotation du corps en cercle. Vitesse et période sont liées par une relation que nous établirons mathématiquement :

(Le professeur écrit au tableau, les élèves écrivent dans leurs cahiers)

C'est connu, et le chemin, donc.

Depuis lors

Diapositive numéro 15.

1. Quelle conclusion générale peut-on tirer sur la nature du mouvement circulaire ?

(Répondre)

Diapositive numéro 16. ,

1. Selon la loi II de Newton, l’accélération est toujours co-dirigée avec la force qui la produit. Cela est également vrai pour l'accélération centripète.

Concluons : Comment la force est-elle dirigée en chaque point de la trajectoire ?

(répondre)

Cette force est appelée centripète.

Écrivons-le formule dans un cahier.

(Le professeur écrit au tableau, les élèves écrivent dans leurs cahiers)

La force centripète est créée par toutes les forces de la nature.

Donnez des exemples de l'action des forces centripètes par leur nature :

• force élastique (pierre sur corde) ;
• force gravitationnelle (planètes autour du soleil) ;
• force de frottement (mouvement de rotation).

Diapositive numéro 17.

1. Pour consolider cela, je propose de mener une expérience. Pour ce faire, nous allons créer trois groupes.

Groupe I établira la dépendance de la vitesse sur le rayon du cercle.

Le groupe II mesurera l'accélération lors d'un déplacement en cercle.

Le groupe III établira la dépendance de l'accélération centripète sur le nombre de tours par unité de temps.

Diapositive numéro 18.

Résumer. Comment la vitesse et l’accélération dépendent-elles du rayon d’un cercle ?

1. Nous effectuerons des tests pour la consolidation initiale. (7 minutes)

Diapositive numéro 19.

1. Évaluez votre travail en classe. Continuez les phrases sur les morceaux de papier.

(Réflexion. Les élèves expriment leurs réponses individuelles à haute voix.)

Diapositive numéro 20.

1. Devoirs : §18-19,

Ex. 18 (1, 2)

Ex. supplémentaire. 18 (5)

(Commentaires du professeur)

Diapositive numéro 21.

Selon la forme de la trajectoire, le mouvement peut être divisé en rectiligne et curviligne. Le plus souvent, on rencontre des mouvements curvilignes lorsque la trajectoire est représentée sous forme de courbe. Un exemple de ce type de mouvement est la trajectoire d'un corps projeté incliné par rapport à l'horizon, le mouvement de la Terre autour du Soleil, des planètes, etc.

Image 1 . Trajectoire et mouvement en mouvement courbe

Mouvement curviligne appelé mouvement dont la trajectoire est une ligne courbe. Si un corps se déplace le long d'un chemin courbe, alors le vecteur de déplacement s → est dirigé le long de la corde, comme le montre la figure 1, et l est la longueur du chemin. La direction de la vitesse instantanée du corps se déplace le long d'une tangente au même point de la trajectoire où se trouve actuellement l'objet en mouvement, comme le montre la figure 2.

Figure 2. Vitesse instantanée lors d'un mouvement courbe

Définition 2

Mouvement curviligne d'un point matériel appelé uniforme lorsque le module de vitesse est constant (mouvement circulaire), et uniformément accéléré lorsque le module de direction et de vitesse change (mouvement d'un corps lancé).

Le mouvement curviligne est toujours accéléré. Cela s'explique par le fait que même avec un module de vitesse inchangé et une direction modifiée, l'accélération est toujours présente.

Afin d’étudier le mouvement curviligne d’un point matériel, deux méthodes sont utilisées.

Le chemin est divisé en sections distinctes, sur chacune desquelles il peut être considéré comme droit, comme le montre la figure 3.

Figure 3. Partitionner le mouvement curviligne en mouvements de translation

Désormais, la loi du mouvement rectiligne peut être appliquée à chaque section. Ce principe est autorisé.

La méthode de résolution la plus pratique est considérée comme représentant le chemin comme un ensemble de plusieurs mouvements le long d’arcs de cercle, comme le montre la figure 4. Le nombre de partitions sera bien moindre que dans la méthode précédente, de plus, le mouvement le long du cercle est déjà curviligne.

Graphique 4. Partitionner un mouvement curviligne en un mouvement le long d'arcs de cercle

Note 1

Pour enregistrer un mouvement curviligne, vous devez être capable de décrire un mouvement dans un cercle et de représenter un mouvement arbitraire sous la forme d'ensembles de mouvements le long des arcs de ces cercles.

L'étude du mouvement curviligne comprend la compilation d'une équation cinématique qui décrit ce mouvement et permet, sur la base des conditions initiales disponibles, de déterminer toutes les caractéristiques du mouvement.

Exemple 1

Étant donné un point matériel se déplaçant le long d’une courbe, comme le montre la figure 4. Les centres des cercles O 1, O 2, O 3 sont situés sur la même droite. Besoin de trouver un déplacement
s → et la longueur du trajet l en se déplaçant du point A au point B.

Solution

Par condition, on a que les centres du cercle appartiennent à la même droite, d'où :

s → = R 1 + 2 R 2 + R 3 .

Puisque la trajectoire du mouvement est la somme de demi-cercles, alors :

l ~ UN B = π R 1 + R 2 + R 3 .

Répondre: s → = R 1 + 2 R 2 + R 3, l ~ A B = π R 1 + R 2 + R 3.

Exemple 2

La dépendance de la distance parcourue par le corps en fonction du temps est donnée, représentée par l'équation s (t) = A + B t + C t 2 + D t 3 (C = 0,1 m/s 2, D = 0,003 m/s 3). Calculez après combien de temps après le début du mouvement l'accélération du corps sera égale à 2 m/s 2

Solution

Réponse : t = 60 s.

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