Физические величины и вектора

Вводим основным термины, необходимые для дальнейшего изучения физики.

Физические величины

Разделяй и властвуй!

Физические величины
Единицы измерения
Измерительные приборы

Выберите из списка все физические величины, единицы измерения и измерительные приборы:

  1. амперметр

  2. ватт

  3. сила тока

  4. энергия

  5. дозиметр

  6. кулон

  7. микроскоп

  8. джоуль

  9. ускорение

Указание
  1. Вспомните теорию

  2. Рассмотрите решение подобной задачи.

Ответ

3, 4, 9 - физические величины

2, 6, 8 - единицы измерения

1, 5, 7 - измерительные приборы

А был ли вектор?

Скалярные и векторные физические величины

Выберите из списка все векторные физические величины:

  1. мощность

  2. сила

  3. скорость

  4. энергия

  5. работа

  6. температура

  7. перемещение

  8. путь

  9. угол

Указание

Вспомните теорию.

Ответ

Векторные величины: 2, 3, 7

Вращающийся вектор

Проекция векторных величин на ось

Выразите проекции r\vec r на оси Ox и Oy через модуль вектора r и угол α\alpha.

Указание
  1. Вспомните теорию.

  2. cos(90α)=sin(α)\cos (90-\alpha) = sin(\alpha)

Ответ

а) rx=rcosα;ry=rsinαr_x = r*\cos \alpha; \qquad r_y = r*\sin \alpha

б) rx=r;ry=0r_x = r; \qquad r_y = 0

в) rx=rcosα;ry=rsinαr_x = -r*\cos \alpha; \qquad r_y = -r*\sin \alpha

г) rx=0;ry=rr_x = 0; \qquad r_y = - r

Действия с векторами

Больше векторов богу векторов!

Координаты векторов
действия с векторами

На рисунке изображено несколько векторов.

  1. Найдите координаты всех векторов на рисунке

  2. Найдите координаты вектора g=a+2b3c\vec g = \vec a + 2\vec b - 3\vec c

Указание
  1. Вспомните теорию.

  2. При сложении векторов их координаты складываются, при вычитании вычитаются

  3. Рассмотрите решение подобной задачи

Ответ

a=(7;2)b=(6;1)c=(0;3)e=(2;6)f=(4;4)g=(19;9)\vec a = (7; 2) \qquad \vec b = (6; -1) \qquad \vec c = (0; 3) \qquad \vec e = (-2; -6) \qquad \vec f = (-4; 4) \qquad \vec g = (19; -9)

Легким движением руки вектор превращается... в скаляр

Скалярное произведение

На рисунке изображено несколько векторов. Найдите скалярное произведение векторов ab\vec a \cdot \vec b, bc\vec b \cdot \vec c, ef\vec e \cdot \vec f

Указание
  1. Вспомните теорию.

  2. Кординаты векторов можете взять из предыдущей задачи

  3. Рассмотрите решение подобной задачи

Ответ

ab=40;bc=3;ef=16\vec a \cdot \vec b = 40; \qquad \vec b \cdot \vec c = -3; \qquad \vec e \cdot \vec f = -16

Упрощение выражений со скалярным произведением

Вектор из векторов

Скалярное произведение

Найдите косинус угла между векторами a+3b\vec a + 3 \vec b и ab\vec a - \vec b, если угол между векторами a\vec a и b\vec b равен 30°30\degree, a=3|\vec a| = \sqrt 3, b=1|\vec b| = 1.

Указание
  1. Вспомните теорию и свойства.

  2. Рассмотрите решение подобной задачи

  3. Задачу удобно решать по частям: сперва найти длину каждого из векторов, а затем скалярное произведение.

Ответ

cos(a;b)=321\cos (\vec a; \vec b) = \frac{3}{\sqrt{21}}

Вектора в физике

Скалярное произведение
Длина вектора

Перемещение тела, брошенного под углом α\alpha к вектору g\vec g, определяется уравнением s=t(v0+gt2)\vec s = t(\vec v_0+\frac{\vec gt}{2}). Найти дальность полета тела, то есть перемещение тела в момент, когда sg\vec s \perp \vec g.

Указание
  1. Вспомните теорию и свойства.

  2. Рассмотрите решение подобной задачи

Решение

Заметим, что v0g=v0gcosα\vec v_0 \cdot \vec g = v_0g\cos\alpha.

Тогда sg=t(v0g+g2t2)=0\vec s \cdot \vec g = t(\vec v_0\vec g+\frac{g^2t}{2}) = 0 t=2v0gg2=2v0cosαg \Rightarrow t = \frac{-2\vec v_0 \vec g}{g^2} = \frac{-2v_0\cos\alpha}{g}.

Но s2=t2(v02+v0gt+g2t24)|\vec s|^2 = t^2(v_0^2 +\vec v_0 \vec g t + \frac{g^2t^2}{4}) =4v02cos2αg2(v02+v0gcosα2v0cosαg+(v0cosα)2)= \frac{4v_0^2\cos^2\alpha}{g^2}(v_0^2+v_0g\cos\alpha\frac{-2v_0\cos\alpha}{g}+(v_0\cos\alpha)^2) =4v02cos2αg2v02(12cos2α+cos2α)=4v02cos2αg2v02sin2α = \frac{4v_0^2\cos^2\alpha}{g^2}v_0^2(1-2\cos^2\alpha+\cos^2\alpha)=\frac{4v_0^2\cos^2\alpha}{g^2}v_0^2\sin^2\alpha.

Тогда s=2v02cosαsinαg=v02sin2αg|\vec s| = \frac{2v_0^2|\cos\alpha\sin\alpha|}{g} = \frac{v_0^2|\sin2\alpha|}{g}.

Ответ

s=v02sin2αg|\vec s| = \frac{v_0^2|\sin2\alpha|}{g}

Превью