Уроки 3 · 1 урок · Н. Ш. Турдиев, К. А. Турсунметов, А. Г. Ганиев, К. Т. Суяров, Ж. Э. Усаров, А. К. Авлиёкулов. Физика, 10 класс, 1-е издание. Издательство «Niso Poligraf», Ташкент, 2017
3
Вертикальное движение тел
Учебник: с. 7–10
ЦельПроанализируйте движение тел, брошенных вертикально вверх и вниз, как сумму независимых движений.
Новые слова
ускорение свободного падения · erkin tushish tezlanishiвысота подъёма · ko‘tarilish balandligiвремя полёта · uchish vaqtiравнозамедленное движение · tekis sekinlanuvchan harakat
Объяснение
Мы изучаем вертикальное движение, пренебрегая сопротивлением воздуха. Тело, брошенное вверх со скоростью υ₀, стремится двигаться равномерно со скоростью υ₀, а сила тяжести одновременно тянет его вниз на gt²/2; поэтому h = υ₀t – gt²/2 и υ = υ₀ – gt. Подъём — равнозамедленное движение; в верхней точке υ = 0, время подъёма tₖ = υ₀/g, а максимальная высота h = υ₀²/(2g). Без сопротивления воздуха время падения равно времени подъёма, тело возвращается в начальную точку с той же скоростью υ₀, а полное время полёта t = 2υ₀/g. Тело, брошенное вниз, движется равноускоренно: υ = υ₀ + gt, h = υ₀t + gt²/2; при падении из состояния покоя υ = gt и h = gt²/2. В расчётах мы принимаем g ≈ 10 м/с² (точнее, 9,8 м/с²); соотношение без времени: υ² – υ₀² = ±2gh.
Примеры
Мяч брошен вертикально вверх со скоростью 20 м/с (g = 10 м/с²). Время подъёма tₖ = 20/10 = 2 с; высота h = 20²/(2·10) = 20 м; полное время полёта 2·2 = 4 с; скорость при возвращении 20 м/с.
Камень без начальной скорости падает с башни высотой 45 м. Из h = gt²/2: 45 = 5t², t² = 9, t = 3 с. Скорость при приземлении υ = gt = 10·3 = 30 м/с.
Работа в классе
Только вместе с учителем: отпустите одновременно с одной высоты два небольших безопасных предмета (например, скомканный бумажный шарик и мягкий резиновый мяч) и несколько раз измерьте время падения секундомером телефона. Сравните результаты и обсудите роль сопротивления воздуха.
Упражнения
1
Тело брошено вверх со скоростью 30 м/с (g = 10 м/с²). Какова максимальная высота в метрах?
45
2
Тело брошено вниз со скоростью 10 м/с. Сколько метров оно пролетит за 2 с? (g = 10 м/с²)
40
3
Какое расстояние пролетает тело, падающее без начальной скорости, за 4 с? (g = 10 м/с²)
80
4
Почему ускорение тела, брошенного вверх, в верхней точке не равно нулю, хотя скорость там равна нулю?
Ускорение изменяет скорость; сила тяжести действует всё время, поэтому a = g остаётся направленным вниз.