GERAKAN SEGI EMPAT TEPAT: CIRI, JENIS DAN CONTOH - FIZIKAL - 2026

The pergerakan lelurus adalah salah satu di mana bergerak mudah alih sepanjang satu garis lurus dan oleh itu berlaku dalam satu dimensi, oleh itu ia juga dikenali sebagai pergerakan satu dimensi. Garis lurus ini adalah jalan atau jalan yang diikuti oleh objek bergerak. Kereta yang bergerak di sepanjang jalan gambar 1 mengikuti pergerakan jenis ini.

Ini adalah model pergerakan termudah yang dapat anda bayangkan. Pergerakan harian orang, haiwan dan benda sering menggabungkan pergerakan dalam garis lurus dengan pergerakan di sepanjang lengkung, tetapi beberapa pergerakan secara eksklusif berbentuk lurus sering diperhatikan.

Gambar 1. Kereta bergerak di jalan lurus. Sumber: Pixabay.

Berikut adalah beberapa contoh yang baik:

- Semasa berjalan di sepanjang lintasan lurus sepanjang 200 meter.

- Memandu kereta di jalan lurus.

- Menjatuhkan objek secara bebas dari ketinggian tertentu.

- Semasa bola dilemparkan secara menegak ke atas.

Sekarang, objektif untuk menggambarkan pergerakan dicapai dengan menentukan ciri-ciri seperti:

- kedudukan

- Pemindahan

- Kelajuan

- Pecutan

- Cuaca.

Agar pemerhati dapat mengesan pergerakan objek, dia mesti mempunyai titik rujukan (asal O) dan telah menentukan arah tertentu untuk bergerak, yang dapat berupa sumbu-x, sumbu-y, dan yang lain.

Mengenai objek yang bergerak, ia dapat memiliki sejumlah bentuk yang tidak terbatas. Tidak ada batasan dalam hal ini, namun dalam semua perkara berikut, akan dianggap bahawa telefon bimbit adalah zarah; objek yang sangat kecil sehingga dimensinya tidak relevan.

Perkara ini diketahui tidak berlaku untuk objek makroskopik; namun, itu adalah model dengan hasil yang baik dalam menggambarkan gerakan global objek. Dengan cara ini, zarah boleh menjadi kereta, planet, orang atau benda lain yang bergerak.

Kami akan memulakan kajian kami mengenai kinematik rectilinear dengan pendekatan umum gerakan dan kemudian kes-kes tertentu seperti yang telah disebutkan akan dikaji.

Ciri-ciri umum pergerakan segiempat

Penerangan berikut adalah umum dan boleh digunakan untuk sebarang jenis pergerakan satu dimensi. Perkara pertama adalah memilih sistem rujukan. Garis sepanjang pergerakan berlaku akan menjadi paksi x. Parameter pergerakan:

Kedudukan

Rajah 2. Kedudukan telefon bimbit yang bergerak pada paksi x. Sumber: Wikimedia Commons (diubah suai oleh F. Zapata).

Ini adalah vektor yang bergerak dari asal ke titik di mana objek berada pada saat tertentu. Dalam rajah 2, vektor x ₁ menunjukkan kedudukan telefon bimbit ketika berada pada koordinat P ₁ dan pada waktu t ₁ . Unit vektor kedudukan dalam sistem antarabangsa adalah meter.

Perpindahan

Perpindahan adalah vektor yang menunjukkan perubahan kedudukan. Pada rajah 3, kereta telah beralih dari kedudukan P ₁ ke kedudukan P ₂ , oleh itu perpindahannya adalah Δ x = x ₂ - x ₁ . Perpindahan adalah pengurangan dua vektor, ia dilambangkan dengan huruf Yunani Δ (“delta”) dan pada gilirannya vektor. Unitnya dalam Sistem Antarabangsa adalah meter.

Rajah 3. Vektor pemindahan. Sumber: disediakan oleh F. Zapata.

Vektor dilambangkan dengan tebal dalam teks bercetak. Tetapi pada dimensi yang sama, jika anda mahu, anda boleh melakukannya tanpa nota vektor.

Jarak perjalanan

Jarak d yang dilalui oleh objek bergerak adalah nilai mutlak vektor anjakan:

Menjadi nilai mutlak, jarak yang dilalui selalu lebih besar daripada atau sama dengan 0 dan unitnya sama dengan kedudukan dan anjakan. Notasi nilai mutlak dapat dilakukan dengan bar modulo atau hanya dengan menghapus jenis tebal dalam teks bercetak.

Kelajuan purata

Seberapa pantas kedudukan berubah? Terdapat telefon bimbit perlahan dan telefon bimbit pantas. Kuncinya adalah kepantasan. Untuk menganalisis faktor ini, kedudukan x dianalisis sebagai fungsi masa t.

Halaju purata v _m (lihat gambar 4) adalah cerun garis pemisah (fuchsia) ke lengkung x vs t dan memberikan maklumat global mengenai pergerakan telefon bimbit dalam selang waktu yang dipertimbangkan.

Rajah 4. Kelajuan purata dan kelajuan sekejap. Sumber: Wikimedia Commons, diubah oleh F. Zapata.

v _m = ( x ₂ - x ₁ ) / (t ₂ –t ₁ ) = Δ x / Δ t

Halaju purata adalah vektor yang unitnya dalam sistem antarabangsa adalah meter / saat (m / s).

Kelajuan seketika

Kelajuan purata dikira dengan mengambil selang waktu yang dapat diukur, tetapi tidak melaporkan apa yang berlaku dalam selang waktu itu. Untuk mengetahui kelajuan pada waktu tertentu, anda harus menjadikan selang waktu sangat kecil, setara dengan matematik dengan melakukan:

Persamaan di atas diberikan untuk kelajuan purata. Dengan cara ini kelajuan sekejap atau cepat diperoleh:

Secara geometri, terbitan kedudukan berkenaan dengan masa adalah cerun garis tangen ke lengkung x vs t pada titik tertentu. Pada rajah 4 titik berwarna jingga dan garis singgung berwarna hijau. Halaju sekejap pada titik itu adalah cerun garis itu.

Kepantasan

Kelajuan ditakrifkan sebagai nilai mutlak atau modulus kelajuan dan selalu positif (papan tanda, jalan raya dan lebuh raya selalu positif, tidak pernah negatif). Istilah "kelajuan" dan "halaju" boleh digunakan secara bergantian setiap hari, tetapi dalam fizik perlu dilakukan perbezaan antara vektor dan skalar.

v = Ι v Ι = v

Pecutan purata dan pecutan seketika

Kelajuan boleh berubah dalam perjalanan dan kenyataannya adalah ia diharapkan dapat melakukannya. Terdapat besar yang mengukur perubahan ini: pecutan. Sekiranya kita perhatikan bahawa halaju adalah perubahan posisi sehubungan dengan waktu, pecutan adalah perubahan halaju sehubungan dengan waktu.

Rajah 5. Pecutan purata dan pecutan seketika. Sumber: Wikimedia Commons, diubah oleh F. Zapata.

Perlakuan yang diberikan pada graf x vs t di dua bahagian sebelumnya dapat dilanjutkan ke graf yang sesuai dari v vs t. Akibatnya, percepatan rata-rata dan pecutan seketika didefinisikan sebagai:

a _m = ( v ₂ - v ₁ ) / (t ₂ –t ₁ ) = Δ v / Δ t (Cerun garis ungu)

Apabila pecutan adalah malar, pecutan purata yang _m adalah sama dengan serta-merta pecutan yang dan terdapat dua pilihan:

- Bahwa pecutan sama dengan 0, dalam hal kecepatannya tetap dan ada Pergerakan Rectilinear Seragam atau MRU.

- Pecutan berterusan selain 0, di mana kelajuan meningkat atau menurun secara linear dengan masa (Uniformly Varied Rectilinear Motion atau MRUV):

Di mana v _f dan t _f adalah halaju dan masa akhir, dan v _atau yt _o adalah halaju dan masa awal. Jika t _o = 0, menyelesaikan halaju akhir kita mempunyai persamaan yang sudah biasa untuk halaju akhir:

Persamaan berikut juga berlaku untuk pergerakan ini:

- Kedudukan sebagai fungsi masa: x = x _o + v _o. t + ½ pada ²

- Kecepatan sebagai fungsi kedudukan: v _f ² = v _o ² + 2a.Δ x (Dengan Δ x = x - x _o )

Pergerakan mendatar dan pergerakan menegak

Pergerakan mendatar adalah pergerakan yang berlaku di sepanjang paksi mendatar atau paksi x, sementara pergerakan menegak melakukannya di sepanjang paksi y. Pergerakan menegak di bawah tindakan graviti adalah yang paling kerap dan menarik.

Dalam persamaan sebelumnya, kita mengambil a = g = 9,8 m / s ^{2 yang} diarahkan secara menegak ke bawah, arah yang hampir selalu dipilih dengan tanda negatif.

Dengan cara ini, v _f = v _o + at menjadi v _f = v _o - gt dan jika halaju awal adalah 0 kerana objek itu dijatuhkan dengan bebas, ia selanjutnya disederhanakan menjadi v _f = - gt. Selagi ketahanan udara tidak diambil kira, tentu saja.

Contoh Berfungsi

Contoh 1

Pada titik A bungkusan kecil dilepaskan untuk bergerak di sepanjang penghantar dengan roda gelongsor ABCD yang ditunjukkan dalam gambar. Sambil menuruni bahagian miring AB dan CD, paket membawa pecutan tetap 4.8 m / s ² , sementara di bahagian mendatar BC ia mempertahankan kelajuan tetap.

Gambar 6. Pakej yang bergerak di landasan gelongsor contoh yang telah diselesaikan 1. Sumber: penerangan sendiri.

Mengetahui bahawa kelajuan paket mencapai D adalah 7.2 m / s, tentukan:

a) Jarak antara C dan D.

b) Masa yang diperlukan untuk pakej sampai ke penghujung.

Penyelesaian

Pergerakan paket dilakukan di tiga bahagian segiempat yang ditunjukkan dan untuk mengira apa yang diminta, kelajuan diperlukan pada titik B, C dan D. Mari kita analisis setiap bahagian secara berasingan:

Bahagian AB

Masa yang diperlukan oleh paket untuk mengembara bahagian AB adalah:

Bahagian BC

Halaju pada bahagian BC adalah tetap, oleh itu v _B = v _C = 5.37 m / s. Masa yang diperlukan bagi paket untuk melakukan perjalanan adalah:

Bahagian CD

Halaju awal bahagian ini ialah v _C = 5.37 m / s, halaju akhir adalah v _D = 7.2 m / s, hingga v _D ² = v _C ² + 2. a. d menyelesaikan nilai d:

Masa dikira sebagai:

Jawapan untuk soalan yang diajukan adalah:

a) d = 2.4 m

b) Masa perjalanan ialah t _AB + t _BC + t _CD = 1.19 s +0.56 s +0.38 s = 2.13 s.

Contoh 2

Seseorang berada di bawah pintu mendatar yang pada mulanya terbuka dan tingginya 12 m. Orang secara menegak melemparkan objek ke arah pintu dengan halaju 15 m / s.

Pintu pintu diketahui ditutup 1.5 saat setelah orang itu melemparkan objek dari ketinggian 2 meter. Ketahanan udara tidak akan diambil kira. Jawab soalan berikut, dengan membenarkan:

a) Bolehkah objek melewati pintu sebelum ditutup?

b) Adakah objek itu akan terkena pintu tertutup? Sekiranya ya, bilakah ia berlaku?

Rajah 7. Objek dilemparkan secara menegak ke atas (Contoh Kerja 2). Sumber: buatan sendiri.

Jawapan kepada)

Terdapat 10 meter antara kedudukan awal bola dan gerbang. Ini adalah lemparan menegak ke atas, di mana arah ini diambil sebagai positif.

Anda dapat mengetahui kelajuan yang diperlukan untuk mencapai ketinggian ini, dengan hasil ini waktu yang diperlukan untuk melakukannya dikira dan dibandingkan dengan waktu tutup pintu, yaitu 1.5 saat:

Oleh kerana waktu ini kurang dari 1.5 saat, maka disimpulkan bahawa objek tersebut dapat melewati pintu gerbang sekurang-kurangnya sekali.

Jawapan b)

Kita sudah tahu bahawa objek tersebut berjaya melewati pintu gerbang ketika naik, mari kita lihat apakah itu memberi peluang untuk melewati lagi ketika turun. Kelajuan, ketika mencapai ketinggian pintu gerbang, mempunyai magnitud yang sama dengan ketika naik, tetapi ke arah yang berlawanan. Oleh itu, kami bekerja dengan -5.39 m / s dan masa yang diperlukan untuk mencapai keadaan ini adalah:

Oleh kerana pintu gerbang tetap terbuka hanya selama 1.5 s, jelas bahawa ia tidak mempunyai masa untuk berlalu lagi sebelum ditutup, kerana pintu tersebut ditutup. Jawapannya: objek jika bertabrakan dengan penetasan tertutup setelah 2,08 saat setelah dilemparkan, ketika sudah menurun.

Rujukan

1. Figueroa, D. (2005). Siri: Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Kinematik. Disunting oleh Douglas Figueroa (USB) .69-116.
2. Giancoli, D. Fizik. (2006). Prinsip dengan Aplikasi. Edisi ^ke- 6 . Dewan Prentice. 22-25.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Pandangan Dunia. 6 ^ta Penyuntingan disingkat. Pembelajaran Cengage. 23 - 27.
4. Resnick, R. (1999). Fizikal. Jilid 1. Edisi ketiga dalam bahasa Sepanyol. Mexico. Compañía Editorial Continental SA de CV 21-22.
5. Rex, A. (2011). Asas Fizik. Pearson. 33 - 36
6. Sears, Zemansky. 2016. Fizik Universiti dengan Fizik Moden. 14 ^th . Ed. Jilid 1. 50 - 53.
7. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. 7 ^ma . Edisi. Mexico. Penyunting Pembelajaran Cengage. 23-25.
8. Serway, R., Vulle, C. (2011). Asas Fizik. 9 ^na Ed. Pembelajaran Cengage. 43 - 55.
9. Wilson, J. (2011). Fizik 10. Pendidikan Pearson. 133-149.