Какие бывают виды движения. Виды движения предметов труда в производственном процессе. Основные виды механического движения

Лекция 2

1.2.1. Равномерное, прямолинейное

Движение называется равномерным и прямолинейным, если точка движется по прямой линии с постоянной скоростью .

Рассмотрим движение материальной точки с постоянной скоростью вдоль оси OX (рис. 1.8). Пусть в начальный момент времени t=0 координата точки х = х 0 , а скорость совпадает с направлением движения.

Найдем координату х и путь s, пройденный точкой за интервал времени t.

За малый интервал dt перемещение точки

где – проекция вектора скорости на ось ОХ.

Проинтегрируем левую и правую часть последнего равенства в пределах изменения переменных x и t

В случае когда вектор скорости не совпадает с направлением движения

При прямолинейном равномерном движении пройденный точкой путь

1.2.2 Равнопеременное прямолинейное

Движение называется равнопеременным и прямолинейным, если тело перемещается по прямой линии с постоянным ускорением . Равнопеременное прямолинейное движение может быть равноускоренным, когда вектор ускорения совпадает с вектором мгновенной скорости и равнозамедленным, когда ему противоположен (рис. 1.9).

Пусть в начальный момент времени координата точки x=х 0 , скорость совпадает с направлением оси ОХ, тогда

при равноускоренном движении ,равнозамедленном .

За время t пройденный точкой путь.

где – модуль проекции вектора скорости на ось OX находится из соотношения интегрированием его левой и правой части в пределах изменения переменных и t

При подстановки в соотношение (1.19) скорости для равноускоренного движения пройденный путь

координата точки

Для равнозамедленного движения проекция скорости и координата точки определяются по формулам

Путь пройденной точкой

1.2.3 Равнопеременное

Движение называется равнопеременным, если тело перемещается по тра­ек­то­рии с постоянным вектором ускорения.

Примером равнопеременного криволинейного движения является движение тела брошенного со скоростью под углом к горизонту (рис. 1.10) Движение тела происходит в гравитационном поле Земли с постоянным ускорением свободного падения . Для определения положения тела в пространстве разложим его движение на равномерное прямолинейное по оси OX со скоростью и равнопеременное по оси OY с ускорением свободного падения g и начальной скоростью .

В момент времени t координаты тела

вектор скорости

Модуль вектора скорости

Уравнение траектории найдём путем исключения параметра t из равенств (1.25)

Ускорение свободного падения в любой точке траектории можно разложить на его касательную и нормальную составляющие, где модуль касательного ускорения

где α-угол между векторами скорости и ускорения g в заданной точке траектории

Модуль нормального ускорения

Из сравнения уравнения параболы и равенства (1.28) следует, что тело, брошенное под углом к горизонту, движется по параболе.

Задания для самоконтроля знаний.

1. Определить путь пройденный автомобилем за 2 часа его движения со скоростью 90 км/ч.

2. Определить время обгона легковым автомобилем грузовика, если водитель совершает этот маневр при начальной скорости 80 км/ч с ускорением 2 м/с 2 .

3. Определить тормозной путь поезда движущегося со скоростью 36 км/ч при времени торможения 1 минуты.

4. Определить максимальную высоту подъема снаряда имеющего начальную скорость 100м/с и выкатившего из орудия под углом 45° к горизонту.

Лекция 3

1.2.4 Равномерное, вращательное

Рассмотрим движение м.т. по окружности радиусом R с постоянной линейной скоростью вокруг неподвижной оси Z (рис. 1.11).

Положение точки определяет радиус-вектор . За малый интервал времени радиус-вектор повернется на угол . Направление поворота м.т. вокруг оси Z задается вектором и правилом правого винта: поступательное движение правого винта и вектора совпадают, если вращение точки и винта совершается в одинаковом направлении. Модуль вектора равен углу поворота за интервал времени . Линейное перемещение вектора за время dt

где – угол между вектором и вектором .

Вектор линейной скорости движения точки

где – вектор угловой скорости.

Вектор угловой скорости совпадает с направлением вектора ).

Модуль вектора линейной скорости

Вектор линейного ускорения

где – вектор углового ускорения, – вектор касательного ускорения, – вектор нормального ускорения.

Направление вектора углового ускорения совпадает с направлением вектора (), если угловая скорость возрастает, и противоположно () , если она уменьшается.

Модули векторов ,

Угловой путь м.т., движущейся по окружности за время dt

Угловой путь точки за интервал времени t при начальном угле

При постоянной угловой скорости , угловой путь и угол поворота определяется из равенств:

При равноускоренном вращении точки для t=0, , угловая скорость определяется из соотношения

Для равноускоренного вращения за время t угловой путь и угол поворота определяются из соотношений

Для равнозамедленного вращения

Согласно определению угловая скорость измеряется в рад/с, угловое ускорение – рад/с 2 .

1.2.5 Колебательное движение

Колебания - это любой физический процесс, характери­зующийся повторяемостью во времени.

В процессе колебаний значения физических величин, определяющих состояние системы, через равные или неравные промежутки времени повторяются.

Колебания называются периодическими , если движение тела повторяется через равные промежутки времени.

Наименьший промежуток времени Т, через который значение изменяющейся физической величины повторяется (по величине и направлению, если эта величина векторная, по величине и знаку, если она скалярная), называется периодом колебаний этой величины.

Число полных колебаний, совершаемых колеблющейся величиной за единицу времени, называется частотой колебаний и обозначается ν. Период и частота колебаний связаны соотношениями .

Простейшим из периодических колебаний являются гармонические колебания.

Гармонические колебания - это колебания, в которых координаты тел изменяются с течением времени по закону синуса или косинуса.

Примером гармонического колебательного движения является изменение координат материальной точки, движущейся по окружности радиусом R (рис. 1.12).

Сложим в системе уравнений левые и правые части и после преобразований получим формулы для вычислений А и φ 0 .

Существует шесть основных видов остеокинетического (произвольного или активного) движения, которое может выполнить сегмент тела (рис. 2.2).

Сгибание представляет собой движение, при котором уменьшается угол между костями, образующими сустав. Примерами этого вида движения является сгибание локтевого сустава, наклон (сгибание) головы вперед во время молитвы, сгибание ноги в коленном суставе (рис. 2.2, а).

Разгибание представляет собой увеличение угла между костями, образующими сустав, при этом происходит распрямление его кинематической цепи. Когда разгибание превышает анатомическое положение, говорят о гиперразгибании (рис. 2.2, б).

Отведение - движение сегмента тела от средней линии тела или от той части тела, к которой он прикреплен. Примерами отведения являются движения рук или ног в стороны (рис. 2.2, в).

Наука о гибкости

Рис. 2.2. Примеры шести основных видов движений:

а - сгибание коленного сустава; б - гиперразгибание тазобедренного сустава; в - отведение рук и ног; г - приведение рук и ног; д - вращение головой и верхней частью туловища;

е - циркумдукция рук (Alter, 1988)

Приведение - это движение, противоположное отведению. Это движение сегмента тела к средней линии тела или к той части тела, к которой он прикреплен. Примером является приведение рук к туловищу (рис. 2.2, г).

Вращение - движение сегмента тела вокруг своей оси. Примером такого движения являются повороты головы из стороны в сторону (рис. 2.2, д).

Циркумдукция представляет собой движение, при котором конец сегмента описывает круг. Циркумдукция нередко является сочетанием сгибания, приведения, разгибания и отведения. Примером являются круговые движения руками (рис. 2.2, е).

Специальные движения. Существует ряд терминов, которые используют для описания определенных специальных видов движений.

Г л а в а 2 . Остеачогия и артрология

Супинация - это направленное наружу вращение предплечья. Таким образом, это движение связано с поворотом ладони вперед (из положения стоя руки по бокам).

Пронация - это направленное вовнутрь вращение предплечья. Это движение используется при повороте дверной ручки или отвертки.

Инверсия - поворот подошвы стопы вовнутрь. Это движение нередко имеет место при растяжении голеностопного сустава.

Эверсия - вращение подошвы стопы наружу.

Существуют и другие виды движений, происходящие в голеностопном и подошвенном суставах: тыльное сгибание, или разгибание стопы назад («взять носки на себя»); сгибание подошвы (носки оттянуть), или подошвенное сгибание.

Два последних вида специальных движений - протракция и ретракция плечевого пояса. В первом случае выполняется направленное вперед движение плеча, лопатки и ключицы. Это движение наблюдается во время выполнения фазы подъема при выжимании в упоре. Ретракция представляет собой направленное назад движение плеча, лопатки и ключицы. Примеры ретракции можно найти в гребле и в стрельбе из лука (оттягивание тетивы).

Партия деталей – кол-во одновременно запускаемых в производство деталей.

При партионной организации различают 3 вида движения:

1)последовательный, характерный для единичной или партионной обработки изделий; 2)параллельный, применяемый в условиях поточной обработки или сборки;

3) последовательно-параллельный, используемый в условиях прямоточной обработки или сборки изделий.

Под видом движения предметов труда понимаются способы передачи рабочей детали с одного места на следующее.

Последовательный вид движения – партия деталей обрабатывается полностью на каждой операции, а затем передается на следующую.

Т посл. = nt 1 + nt 2 + nt 3 + nt 4 +…= n

t пропорцион. числу деталей в партии и времени обработки детали в партии.

t – время обработки одной детали; n – кол-во деталей в партии; m – число операций обработки.

Время выполнения одной операции при обработке всех деталей в партии определяется:

T o = nt/c; c – число рабочих мест или агрегатов, выполняющих одну и ту же операцию.

T послед. цикл = n

Параллельно-последовательный вид движения. Определяется тем, что вся партия деталей разбивается на передаточные партии, которые переходят на последующие операции, не ожидая окончания на предыдущих операциях, при условии непрерывности обработки на каждой операции.

p – число деталей в передаточной партии.

p = n/m; n – число деталей; m – число операций.

Если p=1, то передача осуществляется поштучно.

 - перекрываемое время, т.е. время выполнения смежных параллельных операций. Оно определяется по формуле или графически.

 = (n-p)*(t/c)короткое время операций

Тпар-посл = Тпосл - = Тпосл -
короткое

Кперек = Тпар-посл/Тпосл; Кперек – коэф-т перекрытия.

Последовательные движения приводят к связыванию затрат незавершенного про-ва, но легче учет и обеспечить сохраняемость, проще планирование. Последовательный вид применяется там, где нет повторяемости обработки, где детали могут совершать сложные пути.

Параллельно-последовательный вид применяется, когда операции не синхронизированы. При параллельно-последовательном все детали совершают короткие движения, имеется постоянная повторяемость движений и маршрутов, здесь более сложный учет движения.

Параллельный вид движения – партия обрабат. детали разбивается на передаточные партии или штуки (р=1), которые передаются на последующие операции немедленно после окончания обработки на предыдущей операции независимо от непрерывности работы на рабочих местах.

При параллельном виде часто могут быть перерывы в работе отдельных агрегатов. На практике он может применяться, когда важно обеспечить непрерывную работу уникального агрегата. В это время операции выполняются на менее сложном оборудовании или в ручную, чтобы обеспечить максимальный съем с уникального оборудования.

Длительность цикла определяется суммой длительности наиболее длительной операции, временем обработки одной передаточной партии на всех операциях, кроме длительной.

Тпар = n *(t/c)длит. + p
- p(t/c)длит. = (n-p) * (t/c)длит. + pt/c

Понятие движения является одной из философских категорий, наряду с другими, такими, как материя и время, служащими основанием для материалистических наук. Но так глубоко мы сейчас рассматривать этот вопрос не будем. Просто посмотрим, что собой представляют и какие бывают виды движения с точки зрения классической механики.

В физике существует специальный раздел механики - кинематика. Она изучает и его виды, причём рассматривает именно само движение объекта без его взаимодействия с другими телами. Изменение расположения тела относительно других в данный промежуток времени и называется механическим движением, что по-гречески звучит как «кинематика».

Движением пронизана вся наша жизнь. Перемещаются люди и животные, движутся реки и воздух, Земля и Солнце. Вполне возможно, что именно первоначальное наблюдение древних греков за процессами перемещения и привело впоследствии к созданию такой науки, как физика - по крайней мере, к созданию таких ее разделов, как механика и кинематика.

Различают следующие виды механического поступательное и колебательное. характеризуется тем, что у тела все точки перемещаются в одном направлении на одинаковое расстояние за один и тот же интервал времени. При вращательном движении или вращении любые точки предмета перемещаются по окружностям, у которых центры расположены на линии, называющейся осью вращения. Колебательным называется такое движение, которое периодически полностью или частично повторяется.

Рассматривая виды движения, мы ввели два понятия - движение точки и тела. Собственно говоря, описание перемещения тела целиком есть не что иное, как описание движения его различных точек. Поэтому зачастую достаточно охарактеризовать перемещение какой-либо точки, чтобы понять движение самого тела. Поступательное движение характеризуется одинаковым перемещением всех точек тела, поэтому можно считать, что, рассмотрев движение одной точки, мы определили, как движется тело.

Однако всем вышесказанным виды движения не ограничиваются. Движение может быть прямолинейным или криволинейным, равномерным или равноускоренным. Для описания характера движения нужно опять ввести новое понятие - траектория. Ее можно определить как линию, по которой движется тело. Проводя ручкой по бумаге, мы видим след, который остается за ней. Это и есть траектория перемещения пера.

Теперь, с введением понятия траектории, можно более внимательно присмотреться к ранее отмеченным видам движения. Так, при поступательном разных точек могут быть различными, но они остаются параллельны сами себе. Как пример можно привести кузов (но не колеса) автомобиля, движущегося прямо. Движение иглы в швейной машинке или поршня в цилиндре мотора - другие примеры поступательного движения.

Понятие траектории дает объяснение прямолинейного и криволинейного движения. Если траектория представляет собой прямую линию, то это если нет - то криволинейное. В качестве примера вращательного криволинейного движения можно привести Вращение не будет поступательным движением.

Конечно, все приведенное является только частью того, что необходимо рассмотреть, коснувшись темы «Виды движения». Для полного же описания характера движения нужно вводить новые понятия - такие, как скорость, пройденный путь, система отсчета. Тогда можно будет более подробно понять характер движения как отдельной точки, так и тела в целом. Но даже приведенный материал позволяет немного заглянуть в многоликий мир движения.

В статье рассмотрены принятые в классической физике виды движения, даны примеры разных их видов и описаны отличительные признаки.

Задача кинематики состоит в том, чтобы количественно (через уравнения) описать движение любых тел и установить взаимосвязи между величинами, характеризующими движение.

А как это сделать?

Каждое реальное тело в любой момент времени обладает некоторой геометрической формой, определенным образом ориентировано в пространстве и занимает в нем определенное место.

Но и форма, и ориентация в пространстве, и местоположение тела с течением времени могут изменяться.

Например, возьмем воздушный шарик. Шарик можно сжать (изменить его форму), можно повернуть (изменить его ориентацию в пространстве), можно перенести в другое место без изменения формы и ориентации. Изменение формы и (или) объема тела называется деформацией тела .

• Деформация от лат. deformatio - искажение.

При деформации тела изменяются расстояния между его точками.

Изменение ориентации тела в пространстве называется поворотом , а происходящее при этом движение - вращательным движением тела .

Поворот тела наблюдается и при колебательном движении.

Если движение происходит без деформации и поворота тела, его называют поступательным .

• Признак поступательного движения: при поступательном движении прямая, проходящая через любые две точки тела, остается параллельной своему первоначальному положению.

Поступательное движение может быть, как прямолинейным, так и криволинейным. Траектории точек тела, движущегося поступательно, одинаковы между собой - каждая точка повторяет движение любой другой точки тела с некоторым постоянным сдвигом.

В общем случае движение тела представляет собой результат сложения трех движений: деформации, вращения и поступательного движения.

Описать движение тела в общем случае достаточно сложно, необходимы упрощения. Для этого в кинематике используют ряд физических моделей.

• Модель 1.

Если деформация тела незначительная, то ею можно пренебречь. В таких случаях можно использовать модель абсолютно твердого тела - воображаемого тела, которое никогда не деформируется.

• Модель 2.

Если можно пренебречь вращением абсолютно твердого тела (или они нас в данной задаче не интересуют), то достаточно рассмотреть лишь поступательное движение тела. При таком движении все точки тела движутся одинаково, поэтому достаточно изучить движение любой одной точки тела. В таких случаях широко используют модель материальной точки .

Материальной точкой называют тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Именно от поставленной задачи зависит, можно ли считать данное реальное тело материальной точкой. Так, если нас интересует движение крыльев бабочки, ее нельзя рассматривать как материальную точку. В то же время, земной шар можно считать материальной точкой, если интересоваться только движением Земли по орбите вокруг Солнца, а не вращением Земли вокруг своей оси.

Движение материальной точки полностью определено, если задана ее траектория и известно, в какой точке траектории она находится в каждый момент времени.