ENOTNO PRAVOKOTNO GIBANJE: ZNAČILNOSTI, FORMULE, VAJE - FIZIČNO - 2025

Predloga enotna premočrtne oziroma konstantno hitrost je tista, pri kateri je delec premika vzdolž ravne črte, in s konstantno hitrostjo. Na ta način mobilni v enakih časih prevozi enake razdalje. Na primer, če v 1 sekundi pretečete 2 metra, boste čez 2 sekundi prevozili 4 metre in tako naprej.

Za natančen opis gibanja, bodisi enakomernega pravokotnega ali katerega koli drugega, je treba vzpostaviti referenčno točko, imenovano tudi izvor, glede katere mobilni spremeni položaj.

Slika 1. Avto, ki se vozi po ravni cesti s konstantno hitrostjo, ima enakomerno pravokotno gibanje. Vir: Pixabay.

Če gibanje poteka v celoti po ravni črti, je zanimivo tudi vedeti, v katero smer mobilni teče vzdolž njega.

Na vodoravni črti je možno, da gre mobilnik v desno ali levo. Razlikovanje med obema situacijama poteka z znaki, običajna konvencija pa je naslednja: na desno sledim (+) in na levo podpišem (-).

Kadar je hitrost konstantna, mobilni telefon ne spreminja svoje smeri ali občutka, prav tako tudi velikost njene hitrosti ostane nespremenjena.

značilnosti

Glavne značilnosti enakomernega pravokotnega gibanja (MRU) so naslednje:

-Pri gibanje vedno poteka po ravni črti.

-Mobil z MRU v enakih časih prevozi enake razdalje ali razmake.

-Hitrost ostane nespremenjena tako v velikosti kot v smeri in smislu.

- MRU primanjkuje pospeška (brez spremembe hitrosti).

-Ker hitrost v ostane konstantna v času t, je graf njene velikosti kot funkcije časa ravna premica. V primeru na sliki 2 je črta obarvana zeleno in vrednost hitrosti se odčita na navpični osi, približno +0,68 m / s.

Slika 2. Graf hitrosti glede na čas za MRU. Vir: Wikimedia Commons.

-Graf položaja x glede na čas je ravna črta, katere naklon je enak hitrosti mobilnika. Če je črta grafa x vs t vodoravna, je mobilnik v mirovanju, če je naklon pozitiven (graf s slike 3), je hitrost tudi pozitivna.

Slika 3. Grafikon položaja kot funkcijo časa za mobilni telefon z MRU, ki se je začel od nastanka. Vir: Wikimedia Commons.

Prevožena razdalja od v v grafu. t

Spoznajte razdaljo, ki jo mobilni telefon prevozi, ko je na voljo graf v vs. t je zelo preprosto. Prevožena razdalja je enaka površini pod črto in v želenem časovnem intervalu.

Recimo, da želite vedeti razdaljo, ki jo je mobilni telefon prevesil na sliki 2, v intervalu med 0,5 in 1,5 sekunde.

To območje je površino zasenčenega pravokotnika na sliki 4. Izračuna se tako, da se rezultat pomnoži podnožje pravokotnika z njegovo višino, katere vrednosti se odčitajo iz grafa.

Slika 4. Območje izvlečenja je enako prevoženi razdalji. Vir: spremenjeno iz Wikimedia Commons.

Razdalja je vedno pozitivna količina, ne glede na to, ali gre v desno ali levo.

Formule in enačbe

V MRU sta povprečna in trenutna hitrost vedno enaka in ker je njuna vrednost naklon grafa x vs t, ki ustreza črti, so ustrezne enačbe kot funkcija časa naslednje:

-Podloga kot funkcija časa: x (t) = x _o + vt

Kadar je v = 0, to pomeni, da je mobilna naprava v mirovanju. Počitek je poseben primer gibanja.

-Pospešek kot funkcija časa: a (t) = 0

Pri enakomernem pravokotnem gibanju ni sprememb hitrosti, zato je pospešek nič.

Rešene vaje

Ko rešite vajo, se prepričajte, da situacija ustreza vzorcu, ki ga želite uporabiti. Pred uporabo enačb MRU se morate prepričati, ali so uporabne.

Naslednja rešena vaja je težava z dvema mobiloma.

Rešena vaja 1

Dva športnika se približujeta drug drugemu s konstantno hitrostjo 4,50 m / s oziroma 3,5 m / s, pri čemer se sprva ločita s razdaljo 100 metrov, kot je prikazano na sliki.

Če vsak ohranja svojo hitrost konstantno, poiščite: a) Koliko časa trajata, da se srečata? b) Kakšno bo stališče vsakega od njih takrat?

Slika 5. Dva tekača se premikata s konstantno hitrostjo drug proti drugemu. Vir: self made.

Rešitev

Prva stvar je navesti izvor koordinatnega sistema, ki bo služil kot referenca. Izbira je odvisna od želje osebe, ki težavo rešuje.

Običajno je x = 0 izbran desno na izhodiščni točki mobilnih telefonov, lahko je na hodniku na levi ali desni strani, lahko je izbran celo sredi obeh.

a) Izbrali bomo x = 0 na levem tekaču ali tekaču 1, zato je začetni položaj tega x ₀₁ = 0, pri tekaču 2 pa x ₀₂ = 100 m. Tekač 1 se giblje od leve proti desni s hitrostjo v ₁ = 4,50 m /, medtem ko tekač 2 premika od desne proti levi s hitrostjo -3,50 m / s.

Enačba gibanja za prvega tekača

Enačba gibanja za drugega tekača

Ker je čas enak za oba t ₁ = t ₂ = t, ko bosta dosegla položaj obeh, bosta enaka, torej x ₁ = x ₂ . Ujemanje:

Gre za enačbo prve stopnje za čas, katere rešitev je t = 12,5 s.

b) Oba tekača sta v istem položaju, zato to ugotovimo z nadomeščanjem časa, dobljenega v prejšnjem razdelku, v kateri koli izmed enačb položaja. Na primer, lahko uporabimo tisto pri posredniku 1:

Enak rezultat dobimo z zamenjavo t = 12,5 s v enačbi položaja za tekača 2.

-Rešena vaja 2

Zajček izziva želvo, da preteče razdaljo 2,4 km in če hočemo, je pol ure star. Želva v igri napreduje s hitrostjo 0,25 m / s, kar je največ, kar lahko požene. Po 30 minutah zajček teče pri 2 m / s in hitro pripelje želvo.

Potem ko nadaljuje še 15 minut, se ji zdi, da ima čas, da se naspi in še vedno zmaga na dirki, vendar zaspi 111 minut. Ko se zbudi, teče z vsemi močmi, toda želva je že prečkala ciljno črto. Najti:

a) S kakšno prednostjo zmaga želva?

b) Trenutek časa, v katerem zajček prehiti želvo

c) Trenutek, ko želva prehiti zajca.

Rešitev za)

Dirka se začne pri t = 0. Položaj želve: x _T = 0,25t

Gibanje zajca ima naslednje dele:

-Zaj prednost, ki jo je dal želvi: 0 <t <30 minut:

-Raziti želvo in nadaljevati s tekom, ko jo pretečeš; skupno je 15 minut gibanja.

-Spijte 111 minut (počitek)

-Budi prepozno (zadnji šprint)

Trajanje teka je bilo: t = 2400 m / 0,25 m / s = 9600 s = 160 min. Od tega časa si vzamemo 111 minut od spanca in 30 minut naprej, kar naredi 19 minut (1140 sekund). Pomeni, da ste 15 minut tekli pred spanjem in 4 minute po prebuditvi sprinta.

V tem času je zajček prehodil naslednjo razdaljo:

d _L = 2 m / s. (15. 60 s) + 2 m / s (4. 60 s) = 1800 m + 480 m = 2280 m.

Ker je bila skupna razdalja 2400 metrov, če odštejemo obe vrednosti, se izkaže, da je bil zajec oddaljen 120 metrov od cilja.

Rešitev b)

Položaj zajca pred zaspanjem je x _L = 2 (t - 1800), če upoštevamo zamudo 30 minut = 1800 sekund. Če enačimo x _{T in} x _L, najdemo čas, v katerem so:

Rešitev c)

Ko zajc prehiti želvo, zaspi 1800 metrov od začetka:

Prijave

MRU je najpreprostejše gibanje, ki ga je mogoče zamisliti in je zato prvi, ki ga preučujemo v kinematiki, vendar je veliko kompleksnih gibanj mogoče opisati kot kombinacijo tega in drugih preprostih gibanj.

Če človek zapusti svojo hišo in vozi, dokler ne doseže dolge ravne avtoceste, po kateri z enako hitrostjo potuje dlje časa, se lahko njegovo gibanje globalno opiše kot MRU, ne da bi se s tem podrobneje ukvarjal.

Seveda mora oseba pred vstopom in izstopom z avtoceste nekajkrat naokoli, vendar lahko s pomočjo tega modela gibanja trajanje potovanja ocenimo tako, da poznamo približno razdaljo med izhodiščem in točko prihoda.

V naravi ima svetloba enakomerno pravokotno gibanje, katerega hitrost je 300.000 km / s. Prav tako lahko za premike zvoka v zraku štejemo, da je enakomerno pravokoten s hitrostjo 340 m / s v mnogih aplikacijah.

Pri analizi drugih težav, na primer gibanja nosilcev naboja znotraj žice prevodnika, se lahko uporabi tudi približek MRU, da se predstavi, kaj se dogaja znotraj prevodnika.

Reference

1. Bauer, W. 2011. Fizika za inženirstvo in znanosti. Zvezek 1. Mc Graw Hill. 40–45.
2. Figueroa, D. Physics Series for Sciences and Engineering. 3. zvezek. Izdaja. Kinematika. 69–85.
3. Giancoli, D. Fizika: Načela uporabe. 6. ^st . Dvorana Ed Prentice. 19–36.
4. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna fizikalna znanost. 5. ^st . Ed Pearson. 14-18.
5. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: pogled na svet. 6 ^ta Urejanje skrajšano. Cengage Learning. 15-19.
6. Wilson, J. 2011. Fizika 10. Pearsonova vzgoja. 116-119.