PERGERAKAN SEGI EMPAT TEPAT SERAGAM: CIRI, FORMULA, LATIHAN - FIZIKAL - 2026

The gerakan lurus linear seragam atau kelajuan malar adalah bahawa di mana zarah bergerak di sepanjang garis lurus dan dengan kelajuan yang malar. Dengan cara ini, bergerak bergerak jarak yang sama dalam masa yang sama. Contohnya, jika dalam 1 saat anda menempuh jarak 2 meter, setelah 2 saat anda akan menempuh perjalanan sejauh 4 meter dan seterusnya.

Untuk membuat gambaran yang tepat mengenai pergerakannya, sama ada garis lurus yang seragam atau yang lain, perlu membuat titik rujukan, juga disebut asalnya, yang berkenaan dengan kedudukan telefon bimbit yang berubah.

Gambar 1. Sebuah kereta yang bergerak di sepanjang jalan lurus dengan kelajuan tetap mempunyai gerakan segiempat sama. Sumber: Pixabay.

Sekiranya pergerakan berjalan sepanjang garis lurus, juga menarik untuk mengetahui ke arah mana telefon bimbit bergerak di sepanjangnya.

Pada garis mendatar, ada kemungkinan telefon bimbit bergerak ke kanan atau ke kiri. Perbezaan antara dua situasi dibuat dengan tanda, konvensyen biasa adalah yang berikut: di sebelah kanan saya ikuti (+) dan di sebelah kiri saya tanda (-).

Apabila kelajuannya tetap, telefon bimbit tidak mengubah arah atau pengertiannya, dan juga kelajuannya tetap tidak berubah.

ciri-ciri

Ciri-ciri utama gerakan segiempat seragam (MRU) adalah berikut:

-Pergerakan selalu berjalan di sepanjang garis lurus.

-Mobile dengan MRU menempuh jarak atau jarak yang sama pada masa yang sama.

-Kelajuan tetap tidak berubah dari segi magnitud dan arah dan akal.

- MRU tidak mempunyai pecutan (tidak ada perubahan dalam kelajuan).

-Sejak halaju v tetap pada waktu t, graf besarannya sebagai fungsi masa adalah garis lurus. Dalam contoh dalam gambar 2, garis berwarna hijau dan nilai halaju dibaca pada paksi menegak, kira-kira +0,68 m / s.

Rajah 2. Graf halaju berbanding masa untuk MRU. Sumber: Wikimedia Commons.

-Graf kedudukan x berkenaan dengan masa adalah garis lurus, yang cerunnya sama dengan kelajuan telefon bimbit. Sekiranya garis grafik x vs t mendatar, telefon bimbit berada dalam keadaan rehat, jika cerunnya positif (graf rajah 3), halaju juga positif.

Gambar 3. Grafik kedudukan sebagai fungsi masa untuk telefon bimbit dengan MRU yang bermula dari asal. Sumber: Wikimedia Commons.

Jarak yang dilalui dari graf lwn. t

Ketahui jarak yang ditempuh oleh telefon bimbit apabila grafik v vs grafik tersedia. t sangat sederhana. Jarak yang dilalui sama dengan kawasan di bawah garisan dan dalam selang waktu yang diinginkan.

Andaikan anda ingin mengetahui jarak yang dilalui oleh telefon bimbit angka 2 dalam selang waktu antara 0.5 dan 1.5 saat.

Luas ini adalah segi empat tepat yang dilorek pada rajah 4. Ia dikira dengan mencari hasil mengalikan asas segiempat dengan ketinggiannya, yang nilainya dibaca dari grafik.

Rajah 4. Kawasan menetas sama dengan jarak yang dilalui. Sumber: diubah suai dari Wikimedia Commons.

Jarak selalu merupakan kuantiti positif, tidak kira sama ada ke kanan atau ke kiri.

Formula dan persamaan

Di MRU kelajuan rata-rata dan kelajuan sekejap selalu sama dan kerana nilainya adalah cerun graf x vs t yang sesuai dengan garis, persamaan yang sesuai dengan fungsi masa adalah berikut:

-Posisi sebagai fungsi masa: x (t) = x _o + vt

Apabila v = 0 ini bermaksud bahawa telefon bimbit dalam keadaan rehat. Rehat adalah kes pergerakan tertentu.

-Pecutan sebagai fungsi masa: a (t) = 0

Dalam gerakan segiempat seragam tidak ada perubahan dalam halaju, oleh itu pecutan adalah sifar.

Latihan yang diselesaikan

Semasa menyelesaikan latihan, pastikan keadaan sesuai dengan model yang akan digunakan. Khususnya, sebelum menggunakan persamaan MRU, perlu memastikannya berlaku.

Latihan yang diselesaikan berikut adalah masalah dengan dua telefon bimbit.

Senaman yang telah diselesaikan 1

Dua atlet mendekati satu sama lain dengan kelajuan tetap masing-masing 4,50 m / s dan 3,5 m / s, pada mulanya dipisahkan dengan jarak 100 meter, seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Sekiranya masing-masing menjaga kelajuannya tetap, cari: a) Berapa lama masa yang diperlukan untuk bertemu? b) Apakah kedudukan masing-masing pada masa itu?

Gambar 5. Dua pelari bergerak dengan kelajuan berterusan antara satu sama lain. Sumber: buatan sendiri.

Penyelesaian

Perkara pertama adalah menunjukkan asal-usul sistem koordinat yang akan berfungsi sebagai rujukan. Pilihan bergantung pada pilihan orang yang menyelesaikan masalah.

Biasanya x = 0 dipilih tepat di titik permulaan telefon bimbit, ia boleh berada di koridor di sebelah kiri atau kanan, malah boleh dipilih di tengah-tengah kedua-duanya.

a) Kita akan memilih x = 0 di pelari kiri atau pelari 1, oleh itu kedudukan awal ini adalah x ₀₁ = 0 dan untuk pelari 2 ia akan menjadi x ₀₂ = 100 m. Pelari 1 bergerak dari kiri ke kanan dengan kelajuan v ₁ = 4.50 m / sementara pelari 2 bergerak dari kanan ke kiri dengan kelajuan -3.50 m / s.

Persamaan gerakan untuk pelari pertama

Persamaan gerakan untuk pelari kedua

Oleh kerana waktunya sama untuk kedua-dua t ₁ = t ₂ = t, ketika mereka memenuhi kedudukan keduanya akan sama, oleh itu x ₁ = x ₂ . Sepadan:

Ini adalah persamaan darjah pertama untuk masa, yang penyelesaiannya adalah t = 12.5 s.

b) Kedua pelari berada dalam kedudukan yang sama, oleh itu ini dijumpai dengan menggantikan masa yang diperoleh di bahagian sebelumnya dalam mana-mana persamaan kedudukan. Sebagai contoh, kita boleh menggunakan broker 1:

Hasil yang sama diperoleh dengan menggantikan t = 12.5 s dalam persamaan kedudukan untuk pelari 2.

-Latihan senaman 2

Kelinci mencabar kura-kura untuk berlari sejauh 2.4 km dan untuk bersikap adil memberi dia permulaan setengah jam. Dalam permainan, penyu maju dengan kecepatan 0,25 m / s, yang merupakan maksimum yang dapat dijalankan. Setelah 30 minit, kelinci berjalan dengan kecepatan 2 m / s dan cepat mengejar kura-kura.

Setelah meneruskan selama 15 minit lagi, dia fikir dia mempunyai masa untuk tidur siang dan masih memenangi perlumbaan, tetapi tertidur selama 111 minit. Ketika bangun, dia berlari sekuat tenaga, tetapi kura-kura sudah melintasi garisan penamat. Cari:

a) Dengan kelebihan apa penyu menang?

b) Masa di mana kelinci mengatasi kura-kura

c) Momen ketika kura-kura mengatasi kelinci.

Penyelesaian untuk)

Perlumbaan bermula pada t = 0. Kedudukan penyu: x _T = 0.25t

Pergerakan kelinci mempunyai bahagian-bahagian berikut:

-Rest untuk kelebihan yang diberikannya kepada penyu: 0 <t <30 minit:

-Lumba untuk mengejar penyu dan terus berlari sedikit setelah melewatinya; secara keseluruhan terdapat 15 minit pergerakan.

-Tidur selama 111 minit (rehat)

-Bangun terlalu lewat (pecut terakhir)

Tempoh larian adalah: t = 2400 m / 0,25 m / s = 9600 s = 160 min. Dari masa ini kita mengambil 111 minit dari tidur siang dan 30 minit ke depan, yang menjadikan masa 19 minit (1140 saat). Ini bermaksud anda berlari selama 15 minit sebelum tidur dan 4 minit setelah bangun untuk lari pecut.

Pada masa ini kelinci meliputi jarak berikut:

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

Oleh kerana jarak keseluruhan 2400 meter, mengurangkan kedua-dua nilai itu ternyata bahawa kelinci berada 120 meter dari mencapai gawang.

Penyelesaian b)

Kedudukan kelinci sebelum tertidur adalah x _L = 2 (t - 1800), dengan mempertimbangkan kelewatan 30 minit = 1800 saat. Menyamakan x _{T dan} x _L kita dapati masa di mana mereka:

Penyelesaian c)

Pada masa kelinci ditimpa kura-kura, ia sudah tidur 1800 meter dari awal:

Permohonan

MRU adalah gerakan paling mudah yang dapat dibayangkan dan oleh itu yang pertama dapat dikaji dalam kinematik, tetapi banyak gerakan kompleks dapat digambarkan sebagai gabungan antara gerakan ini dan gerakan mudah yang lain.

Sekiranya seseorang meninggalkan rumahnya dan memandu sehingga ia sampai di lebuh raya lurus yang panjangnya dengan kelajuan yang sama untuk waktu yang lama, pergerakannya dapat digambarkan secara global sebagai MRU, tanpa perlu menerangkan lebih lanjut.

Sudah tentu, orang tersebut perlu berkeliling beberapa kali sebelum memasuki dan keluar dari jalan raya, tetapi dengan menggunakan model pergerakan ini, jangka waktu perjalanan dapat dianggarkan mengetahui jarak jarak antara titik permulaan dan titik kedatangan.

Secara semula jadi, cahaya mempunyai gerakan lurus yang seragam yang kelajuannya 300,000 km / s. Begitu juga, pergerakan suara di udara dapat dianggap seragam tepat dengan kecepatan 340 m / s dalam banyak aplikasi.

Semasa menganalisis masalah lain, misalnya pergerakan pembawa cas di dalam wayar konduktor, pendekatan MRU juga dapat digunakan untuk memberi gambaran tentang apa yang berlaku di dalam konduktor.

Rujukan

1. Bauer, W. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 1. Mc Graw Hill.40-45.
2. Figueroa, D. Siri Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid ke-3. Edisi. Kinematik. 69-85.
3. Giancoli, D. Fizik: Prinsip dengan Aplikasi. 6 ^th . Dewan Ed Prentice. 19-36.
4. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Berkonsep. 5 ^th . Ed. Pearson. 14-18.
5. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Pandangan Dunia. 6 ^ta Penyuntingan disingkat. Pembelajaran Cengage. 15-19.
6. Wilson, J. 2011. Fizik 10. Pendidikan Pearson. 116-119.