Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила (Роджерс) - страница 44

>2 = v>2>0 + 2as, полученное в результате утомительных и нудных алгебраических выкладок. Попробуем раскрыть это выражение. Можно ли, судя по его виду, легко видоизменить его путем алгебраических преобразований? Можно ли каким-то очевидным образом упростить или расчленить его? Нет, нельзя. Тогда придется действовать по-другому. Попробуем произвести перенос из одной части равенства в другую. Мы можем прийти к выражению v>2v>2>0 = 2as. Можно ли, воспользовавшись методами алгебры, без большого труда сделать что-нибудь с этим выражением? Оказывается, можно. Левая часть этого равенства, содержащая множители (v + v>0)(v — v>0), нам давно знакома. Можно было бы составить левую часть равенства из этих множителей, если бы нам удалось каким-нибудь образом определить их по отдельности. Но где мы видели уже выражение (v + v>0)? Мы встречались раньше с этим множителем в соотношении (2); s = 1/2(v + v>0)t. Значит, v + v>0= 2s/t. А где мы встречались с величиной (v — v>0)? В определении ускорения, которое мы записали в виде a = (v — v>0)/t. Следовательно, (v — v>0) = at. Теперь нам нужно получить величину v>2v>2>0, для этого достаточно перемножить (v + v>0) и (v — v>0). Воспользуемся с этой целью соотношениями (v + v>0) = 2s/t и (v — v>0) = at:

(v + v>0)(vv>0) = 2s/t (at)

Таким образом, (v>2v>2>0) = 2as, что приводит к нужной нам форме записи.

Теперь, располагая изложенным методом, к которому мы пришли в результате анализа, опустим детали наших изысканий и начнем снова.

Чтобы вывести соотношение v>2 = v>2>0 + 2as изящным методом, начнем с определения ускорения

a = (vv>0)/t

и с формулы, выражающей пройденный путь через среднюю скорость s = 1/2(v + v>0)t, и просто перемножим оба эти уравнения. Мы получим соотношение as = 1/2(v>2v>2>0), которое приводит к выражению

v>2 = v>2>0 + 2as

Вот четыре соотношения между величинами v, v>0, a, s и t:

v = v>0 + at, s = 1/2(v + v>0)t, s = v>0t + (1/2)at>2v>2 = v>2>0 + 2as

Эти соотношения позволяют быстро вычислить значение любой входящей в них величины, если известны значения трех других величин.


Алгебра позволяет вычислить результирующий путь

Числовым значениям необходимо придавать подходящие знаки + и —. Например, если начальная скорость движущегося тела равна 3 м/сек в направлении на восток, а ускорение составляет 1 м/сек/сек и направлено тоже на восток, то мы можем записать v>0 = +3 и а = +1. Если же v>0 = 3 м/сек в направлении на восток, а ускорение в противоположном направлении равно 1 м/сек/сек к западу, то одна из этих величин должна записываться со знаком минус. Если мы говорим, что