Скорость, сила, ускорение. Кто главнее для ЕГЭ по физике?
Общее изучение физики (для себя) — похвально и прогрессивно, но чаще всего приходится готовиться именно к экзаменам, чаще всего именно к ЕГЭ. Так что статья входит в цикл материалов, где я стараюсь в ограниченной, но комплексной форме представить блок данных, который позволит решать целую группу задач по физике.
Так задания, где нам так или иначе приходится определить взаимосвязь силы, ускорения и скорости очень распространены, но продолжают вызывать определённые вопросы при решении. Ведь тут у нас наблюдается пересечение кинематики и динамики, где уже приходится учитывать силы, вызвавшие конкретный тип движения.
К сути, главные — сила и ускорение
Переходя сразу к сути отмечу, что основными в этой тройке являются сила и ускорение. Так как эти две векторных величины всегда сонаправлены и жёстко связаны, если рассматривать равнодействующую всех сил. То есть сила как раз и является причиной, вызывающей движение.
В графических задачах важно не перепутать и не забыть, что скорость при этом может быть направлена куда угодно. Простейший пример — торможение автомобиля, когда скорость всё ещё направлена по ходу движения, но сила и ускорение направлены в противоположную сторону.
В этом случае сила торможения (повышенное трение колёс о поверхность) приводит к тому, что векторная сумма всех сил получает направление, противоположное изначальному направлению движения. Можно ещё рассмотреть и криволинейное движение (центростремительное ускорение направлено в центр окружности, а скорость по касательной к траектории), но это уже тема для другой статьи на egolygin.com, тут же придётся пока ограничиться.
Ошибки и упрощения
Сила и ускорение всегда присутствуют в паре, одно без другого не существует. Частые ошибки в этом классе задач, как ни странно, базируются на жизненном опыте. Казалось бы, что за ерунда?! Ведь физика по сути и нужна для описания движений, какие мы наблюдаем в реальной жизни.Но проблема тут не в самом жизненном опыте, а в его интерпретации. Так мы обычно плохо соотносим скорость и ускорение, оценивая в основном скорость движение объектов и примерно прикидывая их будущее расположение. Оценки сил, приводящих к движению и вовсе затруднена по объективным причинам (банально не хватает данных для оценки).
При переходе дороги, например, мы оцениваем скорости движение машин. Но для большей безопасности необходимо оценивать и примерное ускорение (которое часто ещё и изменяется), как и массу объектов. Низкая скорость движения, при большой массе грузовика и внушительном ускорении (крутящий момент высокий) не должна давать иллюзию безопасности перехода дороги.
В данной статье я осознано использовал ряд упрощений и сокращений, часто переходя к проекциям величин, но указывая их направление отдельно по возможности.
Это связано с задачами материала, где мне нужно предоставить блок данных, блок относительно самодостаточный, который позволит решать сразу многие задачи в ЕГЭ по физике. Но взаимосвязь разделов физики никто не отменял, так что для надёжного понимания даже отдельных тем, одного блока будет недостаточно.
В видео вы можете найти более плавный вывод блока, что обычно лучше запоминается. Статья является частью цикла материалов по физике — так что смотрите раздел обучения на сайте и канале в поисках новых данных.
Автор: Евгений Голыгин (Evgenii Golygin).
Дата: 12 июля 2019, пятница.
[Контакты]