Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы с вами познакомились с новым видом движения, которое называется вращательным движением. И давайте вспомним какими физическими величинами можно описать вращательное движение: период и частота вращения.
Давайте вспомним формулы периода и частоты вращения и их взаимосвязь.
А теперь давайте введем понятие линейной скорости.
А теперь давайте определим более точное понятие линейной скорости и дадим строгое определение.
Линейная скорость - скорость точки на вращающемся теле называется линейной скоростью этой точки.
А теперь скажите пожалуйста, если мы возьмем точку A, ее линейная скорость будет иметь постоянное направление или это направление будет меняться? Конечно будет меняться.
А теперь смотрите, что же такое равномерное вращение? Для того, чтобы это сделать грамотно давайте вспомним, что является аналогом вращательного движения в случае движения материальной точки - это равномерное движение. Тогда давайте просто вспомним, что является просто равномерным движением.
Равномерное движение - это движение при котором тело за равные промежутки времени проходит равные пути.
Мы можем пройти один и тот же путь за одно время или за более быстрое время, а второй отрезок так же за отличающееся быстрое время. Например в первом случае мы путь длинной в 1 метр преодолели за несколько секунда, а во втором случае сначала быстро, а потом медленно. Т.е надо добавить одно слово...за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути.
И так...
Равномерное движение твердого тела - это движение при котором тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути.
А теперь давайте посмотрим, что такое равномерное вращение
И давайте еще раз запишем определение равномерного вращения.
Равномерное вращение твердого тела - это такое вращательное движение при котором за любые равные промежутки времени тело поворачивается на равные углы.
Т.е за первую секунду за вторую секунду и за третью секунду тело повернется на одинаковые углы, можно сказать совершит одинаковое количество оборотов. За первую минуту, вторую минуту и третью минуту на другие углы, но тоже на одинаковые. Т.е не важно какой промежуток времени вы выбираете. Тогда смотрите, что получается...вернемся к формулам периода и частоты. Допустим, мы рассматривали вращение тела за одну секунду. За эту секунду тело совершило, например, один оборот. За период 1 оборот период равен одной секунде. Если мы возьмем промежуток времени в 10 раз больше, то если тело вращается равномерно, то за 10 раз большее время оно совершит в 10 раз больше оборотов и это отношение и числитель в 10 раз больше и знаменатель в 10 раз больше в формуле периода вращения останется тем же самым. Т.е период постоянен. То же самое и с частотой. При равномерном вращении и частота и период остаются постоянными величинами. А что с линейной скоростью? Как вы думаете линейная скорость при равномерном вращении будет оставаться постоянной? Конечно будет так же оставаться постоянной. И тут возникает вопрос, а как же рассчитать линейную скорость, если известен период вращения или частота вращения. И мы уже понимает, что имеет значение, где находится точка, на каком расстоянии от оси вращения. И так наша задача получить формулу для вычисления линейной скорости заданной точки на вращающемся теле.
И получается, что точка B имеет большую линейную скорость, чем точка A, потому что радиус окружности по которой движется точка B больше, чем радиус окружности по которой движется точка. Раз радиус точки A больше радиуса точки B, автоматически из формулы линейной скорости, выраженной через период и через частоту получается...
Ну а теперь давайте немного поэкспериментируем с вращательным движением. Давайте вспомним примеры равномерного вращения. Например, вращение Земли вокруг Солнца. Чему равен период вращения? Правильно - 1 год. Какие еще могут быть примеры? Разогнавшаяся до максимальной скорости машина, которая едет с постоянной скоростью, т.е ее колеса вращаются с постоянной скоростью. Земной шар вокруг своей оси мы считаем, что он вращается равномерно, на самом деле оказывается, что точнейшие измерения показали, что не равномерно, но мы этой неравномерностью пренебрегаем. Мы, ведь, всегда работаем с моделями - какими-то упрощенными представлениями об окружающем мире.
А теперь давайте так же экспериментальным путем определим линейную скорость вращения точек A и B на вращающемся теле.
Бывают ситуации, когда колесо вращается медленно, тогда период можно определить определив время одного оборота. Но если колесо вращается слишком быстро, то мы не можем глазами уследить за скорость вращения колеса и тогда используются другие методы, мы сейчас не будем о них рассказывать и приведем только название некоторых методов: стробоскопический метод. Это когда колесо освещается короткими вспышками света. Расстояние во времени между этими вспышками известно, оно задается аппаратным путем. И если от вспышки до вспышки, колесо совершает, например, один оборот и на этом колесе есть какая-то точка, то всякий раз во время этой вспышки точка будет находится в одном и том же месте. И будет казаться, что колесо не подвижно. И вращая регулятор частоты вспышек, т.е меняя время между соседними вспышками плавно, можно увидеть следующую картину: быстро вращающееся колесо в кадре, вдруг начинает вращаться медленно. сначала оно вращается быстро, потом по мере вращения ручки регулировки времени между вспышками, оно вращается медленнее и медленнее, останавливается, а если дальше продолжать вращать ручку она начинает крутиться в противоположную сторону. Наверное, вы видели в кино про разное вращение, например в "Трех мушкетерах" вращение колес кареты, спицы вращающиеся на колесе вращаются не в ту сторону, в которую вращается колесо, т.е карета едет вперед, а колеса при этом вращаются назад. Такой эффект и называется стробоскопическим эффектом, который можно очень эффективно использовать для измерения быстро протекающих процессов.
На этом мы эту лекцию закончим
Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.