Равноуско́ренное движе́ние — движение тела, при котором его ускорение постоянно по модулю и направлению[1].
Скорость при этом определяется формулой
где — начальная скорость тела, — время. Траектория имеет вид участка параболы или прямой.
Примером такого движения является полёт камня, брошенного под углом к горизонту в однородном поле силы тяжести: камень летит с постоянным ускорением , направленным вертикально вниз.
Частным случаем равноускоренного движения является равнозамедленное, когда векторы и противонаправлены, а модуль скорости равномерно уменьшается со временем (в примере с камнем реализуется для при подъёме).
Равноускоренное движение происходит в плоскости, содержащей векторы ускорения и начальной скорости . С учётом того, что (здесь — радиус-вектор), траектория описывается выражением
На заданном интервале времени она представляет собой участок параболы, который при параллельности (то есть со- или противо- направленности) векторов и превращается в отрезок прямой.
Для каждой из координат, скажем , могут быть записаны аналогичные по структуре выражения:
где — составляющая ускорения вдоль оси , а — радиус-вектор материальной точки в момент ( , , — орты).
В примере с камнем , компоненты ускорения , , начальной скорости , , , при этом , а значит, .
В случае равноускоренного движения любая из компонент скорости, например , зависит от времени линейно:
При этом имеет место следующая связь между перемещением ( ) вдоль координаты и скоростью вдоль той же координаты:
Отсюда можно получить выражение для -составляющей конечной скорости тела при известных -составляющих начальной скорости и ускорения:
Если , то , а .
Выражения для смещений , и компонент скорости вдоль координат и принимают точно такой же вид, как для и , но символ всюду заменяется на или .
Суммарно, по теореме Пифагора, перемещение составит
а модуль конечной скорости находится как
Равноускоренное движение не может происходить неограниченно долго: это означало бы, что, начиная с какого-то момента времени , модуль скорости тела превысит величину скорости света в вакууме , что исключается теорией относительности.
Формула перемещения при равноускоренном движении используется при доказательстве теоремы о кинетической энергии. Для этого необходимо перенести ускорение в левую часть и домножить обе части на массу тела:
Записав аналогичные соотношения для координат и и просуммировав все три равенства, получим соотношение:
Слева стоит работа постоянной равнодействующей силы , а справа — разность кинетических энергий в конечный и начальный моменты движения. Полученная формула представляет собой математическое выражение теоремы о кинетической энергии точки для случая равноускоренного движения[2].
Криволинейным равноускоренным (равнопеременным) называется движение по любой кривой, при котором составляющая ускорения, параллельная скорости, является постоянной. Такое движение не подпадает под определение равноускоренного, но в математическом плане может быть рассмотрено аналогично.
В этом случае вводится обобщённая координата , часто называемая путём. Эта координата соответствует длине пройденной траектории (длине дуги кривой). Таким образом, формула приобретает вид:
где — тангенциальное ускорение, которое «отвечает» за изменение модуля скорости тела. Для скорости получаем:
При имеем движение с постоянной по модулю скоростью.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .