3.10
Kinematyczne równania ruchu są przydatne do rozwiązywania problemów związanych z jednowymiarowym ruchem obiektów pod stałym przyspieszeniem.
Wyobraźmy sobie parę jadącą do pobliskiej kawiarni. Uruchamiają samochód i stosują stałe przyspieszenie o wartości 2 metrów na sekundę do kwadratu. Jaka będzie prędkość samochodu po 20 sekundach i dystans pokonany przez niego w tym czasie?
Wybór równania do rozwiązania problemu zależy od znanych wielkości i niewiadomych.
W tym przypadku znanymi wielkościami są stałe przyspieszenie, czas, pozycja początkowa i prędkość początkowa, gdy samochód był w spoczynku. Niewiadomą są prędkość i odległość przebyta po 20 sekundach, które można obliczyć za pomocą pierwszego i drugiego równania kinematycznego.
Podpodstawienie znanych wartości w pierwszym równaniu kinematycznym daje prędkość samochodu, która wynosi 40 metrów na sekundę.
Następnie, podstawiając znane wartości w drugim równaniu kinematycznym , upraszczając je i rozwiązując, otrzymujemy odległość pokonaną przez samochód równą 400 metrom.
Podczas analizy ruchu jednowymiarowego ze stałym przyspieszeniem, strategia rozwiązywania problemów polega na identyfikacji znanych wielkości i wyborze odpowiednich równań kinematycznych do rozwiązania niewiadomych. Do rozwiązania niewiadomych potrzebne jest jedno lub dwa równania kinematyczne, w zależności od znanych i nieznanych wielkości. Ogólnie rzecz biorąc, liczba wymaganych równań jest taka sama, jak liczba nieznanych wielkości w danym przykładzie. Problemy z pogonią za dwoma ciałami zawsze wymagają jednoczesnego rozwiązania dwóch równań w celu uzyskania wartości nieznanej.
W przypadku złożonych problemów nie zawsze możliwe jest określenie niewiadomych lub kolejności, w jakiej należy je obliczać. W takich scenariuszach przydatne jest sporządzenie listy niewiadomych i narysowanie szkicu problemu w celu określenia kierunków ruchu obiektu. Aby rozwiązać problem, podstawiamy znane wraz z ich jednostkami do odpowiedniego równania. Ten krok zapewnia odpowiedź liczbową, a także umożliwia sprawdzenie jednostek, które mogą pomóc w znalezieniu błędów. Jeśli jednostki są nieprawidłowe, oznacza to, że popełniono błąd. Jednak prawidłowe jednostki niekoniecznie gwarantują, że numeryczna część odpowiedzi jest również poprawna.
Ostatnim krokiem w rozwiązywaniu problemów jest sprawdzenie odpowiedzi, czy jest ona uzasadniona. Ten ostatni krok jest kluczowy, ponieważ celem fizyki jest dokładne opisanie natury. Aby sprawdzić, czy odpowiedź jest rozsądna, oprócz jednostek sprawdź zarówno jej wielkość, jak i znak. Dzięki temu możemy uzyskać koncepcyjne zrozumienie problemów, które są rozwiązywane. Czasami zasadę fizyczną można zastosować poprawnie do rozwiązania problemu numerycznego, ale otrzymać nieuzasadniony wynik. Na przykład, jeśli sportowiec rozpoczynający bieg pieszy przyspiesza z prędkością 0,4 m/s, przez 100 sekund jego końcowa prędkość wyniesie 40 m/s (około 150 km/h). Wynik ten jest nieracjonalny, gdyż człowiek nie jest w stanie biec z tak dużą prędkością przez 100 sekund. Tutaj fizyka jest w pewnym sensie poprawna, ale opisywanie natury to coś więcej niż tylko prawidłowe manipulowanie równaniami.
Ten tekst jest adaptacją Openstax, University Physics, tom 1, sekcja 3.4: Ruch ze stałym przyspieszeniem.
Kinematyczne równania ruchu są przydatne do rozwiązywania problemów związanych z jednowymiarowym ruchem obiektów pod stałym przyspieszeniem.
Wyobraźmy sobie parę jadącą do pobliskiej kawiarni. Uruchamiają samochód i stosują stałe przyspieszenie o wartości 2 metrów na sekundę do kwadratu. Jaka będzie prędkość samochodu po 20 sekundach i dystans pokonany przez niego w tym czasie?
Wybór równania do rozwiązania problemu zależy od znanych wielkości i niewiadomych.
W tym przypadku znanymi wielkościami są stałe przyspieszenie, czas, pozycja początkowa i prędkość początkowa, gdy samochód był w spoczynku. Niewiadomą są prędkość i odległość przebyta po 20 sekundach, które można obliczyć za pomocą pierwszego i drugiego równania kinematycznego.
Podpodstawienie znanych wartości w pierwszym równaniu kinematycznym daje prędkość samochodu, która wynosi 40 metrów na sekundę.
Następnie, podstawiając znane wartości w drugim równaniu kinematycznym , upraszczając je i rozwiązując, otrzymujemy odległość pokonaną przez samochód równą 400 metrom.
From Chapter 3:
Now Playing
Ruch po linii prostej
24.5K Views
Ruch po linii prostej
23.0K Views
Ruch po linii prostej
21.3K Views
Ruch po linii prostej
26.8K Views
Ruch po linii prostej
13.0K Views
Ruch po linii prostej
13.0K Views
Ruch po linii prostej
20.6K Views
Ruch po linii prostej
13.6K Views
Ruch po linii prostej
12.4K Views
Ruch po linii prostej
10.2K Views
Ruch po linii prostej
11.4K Views
Ruch po linii prostej
25.7K Views
Ruch po linii prostej
9.6K Views
Ruch po linii prostej
7.4K Views