Sisältö
Fysiikan maailmassa nopeus (v), sijainti (x), kiihtyvyys (a) ja aika (t) ovat neljä keskeistä ainesosaa liikkuvien yhtälöiden ratkaisemisessa. Voit saada kiihtyvyyden, alkuperäisen nopeuden (v0) ja hiukkasen kuluneen ajan, ja niiden on ratkaistava lopulliselle nopeudelle (vf). Useat muut permutaatiot, joita voidaan käyttää lukemattomiin reaalimaailman skenaarioihin, ovat mahdollisia. Nämä käsitteet esiintyvät neljässä keskeisessä yhtälössä:
1. x = v0t + (1/2) klo2
2. vf2 = v02 + 2x
3. vf = v0 + klo
4. x = (v0/ 2 + vf/ 2) (t)
Nämä yhtälöt ovat hyödyllisiä laskettaessa nopeutta (vastaa nopeutta nykyisissä tarkoituksissa) hiukkasella, joka liikkuu vakiona kiihtymällä sillä hetkellä, kun se osuu epäsymmetriseen esineeseen, kuten maahan tai kiinteään seinään. Toisin sanoen voit käyttää niitä laskeaksesi iskunopeuden tai yllä olevien muuttujien suhteen vf.
Vaihe 1: Arvioi muuttujat
Jos ongelmaasi liittyy esine, joka putoaa levosta painovoiman vaikutuksen alaisena, niin v0 = 0 ja a = 9,8 m / s2 ja sinun on tiedettävä vain aika t tai pudotettu etäisyys x jatkaaksesi (katso vaihe 2). Jos toisaalta voit saada kiihtyvyyden a arvon autolle, joka kulkee vaakasuoraan tietyn etäisyyden x tai tietyn ajan t aikana, vaatii sinua ratkaisemaan välitehtävä ennen v: n määrittämistäf (katso vaihe 3).
Vaihe 2: putoava esine
Jos tiedät, että katolta pudonnut esine on pudonnut 3,7 sekuntia, kuinka nopeasti se menee?
Yllä olevasta yhtälöstä 3 tiedät, että vf = 0 + (9,8) (3,7) = 36,26 m / s.
Jos sinulle ei anneta aikaa, mutta tiedät, että esine on pudonnut 80 metriä (noin 260 jalkaa tai 25 tarinaa), käyttäisit yhtälöä 2 sen sijaan:
vf2 = 0 + 2(9.8)(80) = 1,568
vf = √ 1 568 = 39,6 m / s
Olet valmis!
Vaihe 3: Nopea auto
Sano, että tiedät, että pysähdyksestä alkanut auto on kiihtynyt nopeudella 5,0 m / s 400 metriä (noin neljäsosa mailia) ennen kuin ajaa suuren paperin läpi, joka on asetettu juhlaville näytölle. Yllä olevasta yhtälöstä 1
400 = 0 + (1/2) (5) t2
400 = (2,5) t2
160 = t2
t = 12,65 sekuntia
Täältä voit käyttää yhtälöä 3 löytääksesi vf:
vf = 0 + (5)(12.65)
= 63,25 m / s
Kärki
Käytä aina ensin yhtälöä, josta on vain yksi tuntematon, joka ei välttämättä ole yhtä, joka sisältää lopullisen kiinnostuksen muuttujan.