PERGERAKAN SEGIEMPAT TEPAT YANG DIPERCEPAT: CIRI, FORMULA - FIZIKAL - 2025

Yang seragam dipercepatkan gerakan lurus linear adalah bahawa yang pas pada garis lurus dan di mana badan meningkat bergerak atau berkurangan kelajuan pada kadar yang berterusan. Kadar ini adalah magnitud yang menggambarkan kadar di mana kelajuan berubah dan disebut pecutan.

Dalam hal gerakan lurus yang dipercepat atau bervariasi secara seragam (MRUV), pecutan berterusan bertanggungjawab untuk mengubah besaran halaju. Dalam jenis gerakan lain, percepatan juga mampu mengubah arah dan rasa kecepatan, atau bahkan hanya mengubah arah, seperti pada gerakan bulat yang seragam.

Rajah 1. Pergerakan yang dipercepat adalah yang paling kerap. Sumber: Pixabay.

Oleh kerana pecutan mewakili perubahan halaju dari masa ke masa, unitnya dalam Sistem Antarabangsa adalah m / s ² (meter lebih dari detik kuadrat). Seperti kelajuan, pecutan dapat diberikan tanda positif atau negatif, bergantung pada apakah kecepatan meningkat atau menurun.

Pecutan say +3 m / s ² bermaksud bahawa untuk setiap saat yang berlalu, kelajuan telefon bimbit meningkat sebanyak 3 m / s. Sekiranya pada awal pergerakan (pada t = 0) halaju telefon bimbit adalah +1 m / s, maka setelah satu detik ia akan menjadi 4 m / s dan setelah 2 saat ia akan menjadi 7 m / s.

Dalam pergerakan segiempat yang seragam, variasi kelajuan yang dialami oleh objek bergerak setiap hari diambil kira. Ia adalah model yang lebih realistik daripada gerakan garis lurus yang seragam. Walaupun begitu, ia masih agak terhad, kerana menghadkan telefon bimbit untuk melakukan perjalanan hanya pada garis lurus.

ciri-ciri

Ini adalah ciri utama pergerakan segiempat yang dipercepat secara seragam:

-Pergerakan selalu berjalan di sepanjang garis lurus.

-Pecutan telefon bimbit adalah berterusan, baik dalam skala besar dan arah dan akal.

-Kelajuan bergerak meningkat (atau menurun) secara linear.

-Since pecutan yang berterusan mayat pada masa t, graf magnitud sebagai fungsi masa ialah garis lurus. Dalam contoh yang ditunjukkan dalam gambar 2, garis berwarna biru dan nilai pecutan dibaca pada paksi menegak, kira-kira +0,68 m / s ² .

Rajah 2. Graf pecutan berbanding masa untuk gerakan segiempat yang seragam. Sumber: Wikimedia Commons.

- Grafik kecepatan v sehubungan dengan t adalah garis lurus (berwarna hijau dalam gambar 3), yang cerunnya sama dengan pecutan telefon bimbit. Dalam contohnya cerun adalah positif.

Rajah 3. Graf halaju berbanding masa untuk gerakan segiempat yang seragam. Sumber: Wikimedia Commons.

-Potong dengan paksi menegak menunjukkan kelajuan awal, dalam hal ini 0,4 m / s.

-Akhirnya, graf kedudukan x berbanding masa adalah lekukan yang ditunjukkan dengan warna merah pada gambar 4, yang selalu menjadi parabola.

Rajah 4. Petak kedudukan berbanding masa untuk gerakan segiempat yang seragam. Sumber: diubah suai dari Wikimedia Commons.

Jarak yang dilalui dari graf lwn. t

Dengan mempunyai graf v vs. t, mengira jarak yang dilalui oleh telefon bimbit sangat mudah. Jarak yang dilalui sama dengan kawasan di bawah garis yang berada dalam selang waktu yang diinginkan.

Dalam contoh yang ditunjukkan, andaikan bahawa anda ingin mengetahui jarak perjalanan antara telefon bimbit antara 0 hingga 1 saat. Dengan menggunakan graf ini, lihat Rajah 5.

Rajah 5. Grafik untuk mengira jarak yang dilalui oleh telefon bimbit. Sumber: diubah suai dari Wikimedia Commons.

Jarak yang dicari adalah berangka bersamaan dengan luas trapezoid yang berlorek dalam rajah 3. Luas trapezoid diberikan oleh: (asas utama + asas kecil) x tinggi / 2

Anda juga boleh membahagikan kawasan berlorek menjadi segitiga dan segi empat tepat, mengira kawasan yang sesuai dan menambahkannya. Jarak yang dilalui adalah positif, sama ada zarah menuju ke kanan atau ke kiri.

Formula dan persamaan

Percepatan rata-rata dan pecutan seketika mempunyai nilai yang sama dalam MRUV, oleh itu:

-Pecutan: a = pemalar

Apabila pecutan sama dengan 0, gerakannya sama rata, kerana kelajuannya akan tetap dalam kes ini. Tanda a boleh positif atau negatif.

Oleh kerana pecutan adalah cerun garis v berbanding t, persamaan v (t) adalah:

-Laju sebagai fungsi masa: v (t) = v _o + at

Di mana v _o adalah nilai halaju awal telefon bimbit

-Posisi sebagai fungsi masa: x (t) = x _atau + v _atau t + ½at ²

Apabila anda tidak mempunyai masa, tetapi sebaliknya anda mempunyai kelajuan dan perpindahan, ada persamaan yang sangat berguna yang diperoleh dengan menyelesaikan masa v (t) = v _atau + at dan menggantikannya dalam persamaan terakhir. Ia tentang:

Latihan yang diselesaikan

Semasa menyelesaikan latihan kinematik, penting untuk memastikan bahawa keadaan disesuaikan dengan model yang akan digunakan. Contohnya, persamaan gerakan segiempat sama tidak sah untuk gerakan dipercepat.

Sebagai contoh, pergerakan yang dipercepat tidak sah untuk pergerakan jenis bulat atau lengkung. Latihan pertama yang diselesaikan di bawah ini menggabungkan dua telefon bimbit dengan pergerakan yang berbeza. Untuk menyelesaikannya dengan betul, perlu pergi ke model pergerakan yang sesuai.

-Latihan senaman 1

Untuk mengetahui kedalaman telaga, seorang anak menjatuhkan duit syiling dan pada masa yang sama mengaktifkan pemasa, yang berhenti ketika dia mendengar duit syiling itu memukul air. Pembacaannya adalah 2.5 saat. Mengetahui bahawa kelajuan suara di udara adalah 340 m / s, hitung kedalaman telaga.

Penyelesaian

Biarlah kedalaman telaga. Wang syiling menempuh jarak ini pada musim luruh bebas, gerakan menegak yang berbeza-beza, dengan halaju awal 0, ketika duit syiling dijatuhkan, dan pecutan ke bawah tetap sama dengan 9,8 m / s ² . Mengambil masa t _m dengan cara ini.

Setelah duit syiling mencecah air, bunyi yang disebabkan oleh klik bergerak ke telinga anak, yang menghentikan jam randik setelah mendengarnya. Tidak ada alasan untuk mempercayai bahawa kelajuan suara berubah ketika menaikkan sumur, jadi gerakan suara adalah seragam tepat. Bunyi mengambil masa t _s untuk mencapai kanak-kanak.

Persamaan gerakan untuk duit syiling:

Di mana x dan a persamaan untuk kedudukan yang diberikan di bahagian sebelumnya telah digantikan oleh h dan g.

Persamaan gerakan untuk bunyi:

Ini adalah jarak persamaan biasa = kelajuan x masa. Dengan dua persamaan ini kita mempunyai tiga yang tidak diketahui: h, tm dan ts. Selama masa ada hubungan, diketahui bahawa semuanya memerlukan 2.5 saat untuk terjadi, oleh itu:

Menyamakan kedua persamaan:

Mengosongkan satu masa dan menggantikan:

Ini adalah persamaan kuadratik dengan dua penyelesaian: 2.416 dan -71.8. Penyelesaian positif dipilih, inilah yang masuk akal, kerana waktunya tidak boleh menjadi negatif dan bagaimanapun juga mestilah kurang dari 2.5 saat. Untuk kali ini ia diperoleh dengan menggantikan kedalaman telaga:

-Latihan senaman 2

Sebuah kereta yang bergerak dengan kecepatan 90 km / j menghampiri persimpangan jalan dengan lampu isyarat. Apabila jaraknya 70 m, lampu kuning menyala, yang berlangsung selama 4 saat. Jarak antara lampu isyarat dan sudut seterusnya adalah 50 m.

Pemandu mempunyai dua pilihan ini: a) brek pada - 4 m / s ² atau b) mempercepat pada + 2 m / s ² . Manakah antara dua pilihan yang membolehkan pemandu berhenti atau melintasi seluruh jalan sebelum lampu menjadi merah?

Penyelesaian

Kedudukan permulaan pemandu adalah x = 0 apabila dia melihat lampu kuning menyala. Penting untuk menukar unit dengan betul: 90 km / j sama dengan 25 m / s.

Menurut pilihan a), dalam 4 saat cahaya kuning berlangsung, pemandu bergerak:

Semasa lampu kuning menyala, pemandu bergerak seperti ini:

x = 25.4 + ½.2.4 ² m = 116 m

Tetapi 116 m kurang dari jarak yang tersedia untuk sampai ke sudut berikutnya, yaitu 70 + 50 m = 120 m, jadi dia tidak dapat menyeberangi seluruh jalan sebelum lampu merah menyala. Tindakan yang disarankan adalah melakukan brek dan berada 2 meter dari lampu isyarat.

Permohonan

Orang mengalami kesan pecutan setiap hari: ketika melakukan perjalanan dengan kereta atau bas, kerana mereka perlu terus melakukan brek dan mempercepat untuk menyesuaikan kecepatan dengan halangan di jalan. Pecutan juga dialami ketika naik atau turun di dalam lif.

Taman hiburan adalah tempat di mana orang membayar untuk mengalami kesan pecutan dan bersenang-senang.

Secara semula jadi, gerakan segiempat yang bervariasi secara seragam diperhatikan ketika suatu objek dijatuhkan secara bebas, atau ketika benda itu dilemparkan secara menegak ke atas dan menunggu ia kembali ke tanah. Sekiranya rintangan udara diabaikan, nilai pecutan adalah graviti: 9,8 m / s2.

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