PUKULAN MENEGAK: FORMULA, PERSAMAAN, CONTOH - FIZIKAL - 2025

The pukulan menegak adalah pergerakan yang berlaku di bawah tindakan medan kuasa, biasanya yang graviti, dan boleh atas atau ke bawah. Ia juga dikenali dengan nama pelancaran menegak.

Contoh yang paling segera ialah melemparkan (atau ke bawah jika anda suka) bola dengan tangan, tentu saja, memastikannya dilakukan dengan arah menegak. Mengabaikan rintangan udara, gerakan yang diikuti bola sesuai dengan model Uniformly Varied Rectilinear Motion (MRUV).

Gambar 1. Membaling bola secara menegak ke atas adalah contoh baik lontaran menegak. Sumber: Pexels.

Pukulan menegak adalah pergerakan yang banyak dipelajari dalam kursus fizik pengantar, kerana ini adalah contoh pergerakan dalam satu dimensi, model yang sangat mudah dan berguna.

Model ini bukan sahaja dapat digunakan untuk mempelajari kinematik objek di bawah tindakan graviti, tetapi juga, seperti yang akan dilihat kemudian, menggambarkan pergerakan zarah-zarah di tengah medan elektrik yang seragam.

Formula dan persamaan

Perkara pertama yang anda perlukan adalah sistem koordinat untuk menandakan asal dan melabelkannya dengan huruf, yang dalam hal pergerakan menegak adalah huruf "y".

Seterusnya, arah positif + y dipilih, yang umumnya ke atas, dan arah –y biasanya diambil ke bawah (lihat gambar 2). Semua ini melainkan jika penyelesai masalah memutuskan sebaliknya, kerana pilihan lain adalah untuk mengambil arah pergerakan itu positif, walau apa pun.

Gambar 2. Konvensyen tanda biasa dalam penggambaran menegak. Sumber: F. Zapata.

Walau apa pun, disarankan agar asal bertepatan dengan titik pelancaran dan _atau , kerana dengan cara ini persamaan dipermudahkan, walaupun posisi yang diinginkan dapat diambil untuk mulai mempelajari pergerakannya.

Persamaan lontaran menegak

Setelah sistem koordinat dan asalnya dibuat, kita pergi ke persamaan. Besarnya yang menggambarkan pergerakan tersebut adalah:

-Kelajuan awal v _o

-Pecutan ke

-Laju v

-Posisi awal x _o

-Posisi x

-Pengguguran D x

-Masa t

Semua kecuali masa adalah vektor, tetapi kerana ia adalah pergerakan satu dimensi dengan arah tertentu, yang penting adalah menggunakan tanda + atau - untuk menunjukkan ke mana arah tuju besarnya. Sekiranya draf menegak, graviti selalu turun ke bawah dan, kecuali dinyatakan sebaliknya, ia diberi tanda -.

Berikut adalah persamaan yang disesuaikan untuk draf menegak, menggantikan “x” dengan “y” dan “a” dengan “g”. Di samping itu, tanda (-) yang sepadan dengan graviti yang diarahkan ke bawah akan disertakan sekaligus:

1) Kedudukan : y = y _o + v _o .t - ½ gt ²

2) Kecepatan : v = v _o - gt

3) Kecepatan sebagai fungsi anjakan Δ y : v ² = v _o ² - 2.g. Δ dan

Contoh

Berikut adalah contoh aplikasi untuk menembak menegak. Dalam ketetapannya, perkara berikut harus diambil kira:

- "g" mempunyai nilai tetap yang rata-rata adalah 9,8 m / s ² atau lebih kurang 10 m / s ² jika lebih disukai untuk memudahkan pengiraan apabila ketepatan yang terlalu banyak tidak diperlukan.

-Apabila v _o adalah 0, persamaan ini dikurangkan dengan persamaan bebas.

-Jika peluncuran ke atas, objek perlu mempunyai kelajuan awal yang memungkinkannya bergerak. Setelah bergerak, objek mencapai ketinggian maksimum yang akan bergantung pada seberapa besar halaju awalnya. Sudah tentu, semakin tinggi ketinggiannya, semakin banyak masa yang dihabiskan oleh telefon bimbit di udara.

-Objek kembali ke titik permulaan dengan kelajuan yang sama dengan yang dilemparkan, tetapi kelajuan diarahkan ke bawah.

-Untuk pelancaran menegak ke bawah, semakin tinggi halaju awal, semakin cepat objek tersebut akan memukul tanah. Di sini jarak yang dilalui ditetapkan mengikut ketinggian yang dipilih untuk pelancaran.

-Dalam tembakan menegak ke atas, masa yang diperlukan untuk telefon bimbit mencapai ketinggian maksimum dikira dengan membuat v = 0 dalam persamaan 2) dari bahagian sebelumnya. Ini adalah masa maksimum t _maks :

-Tinggi dan _{maksimum maksimum} dibersihkan dari persamaan 3) bahagian sebelumnya dengan juga membuat v = 0:

Sekiranya y _o = 0, ia akan menjadi:

Contoh kerja 1

Bola dengan v _o = 14 m / s dilemparkan secara menegak ke atas dari bahagian atas bangunan setinggi 18 m. Bola dibiarkan terus berjalan ke kaki lima. Kira:

a) Tinggi maksimum yang dicapai oleh bola sehubungan dengan tanah.

b) Masa di udara (waktu penerbangan).

Gambar 3. Sebiji bola dilemparkan secara menegak ke atas dari bumbung bangunan. Sumber: F. Zapata.

Penyelesaian

Gambar menunjukkan pergerakan menaikkan dan menurunkan bola secara berasingan untuk kejelasan, tetapi kedua-duanya berlaku di sepanjang garis yang sama. Posisi awal diambil pada y = 0, jadi kedudukan akhir adalah y = - 18 m.

a) Ketinggian maksimum yang diukur dari bumbung bangunan adalah y _max = v _atau ² / 2g dan dari pernyataan itu dibaca bahawa halaju awal adalah +14 m / s, kemudian:

Mengganti:

Ini adalah persamaan darjah kedua yang mudah diselesaikan dengan bantuan kalkulator saintifik atau menggunakan pemecah. Penyelesaiannya adalah: 3.82 dan -0.96. Penyelesaian negatif dibuang kerana, sejak waktunya, kekurangan akal secara fizikal.

Masa penerbangan bola adalah 3.82 saat.

Contoh yang berjaya 2

Zarah bermuatan positif dengan q = +1.2 milicoulombs (mC) dan massa m = 2.3 x 10 ^-10 Kg diproyeksikan secara menegak ke atas, bermula dari kedudukan yang ditunjukkan dalam rajah dan dengan halaju awal v _o = 30 km / s.

Di antara plat bermuatan terdapat medan elektrik seragam E , yang diarahkan secara menegak ke bawah dan dengan magnitud 780 N / C. Sekiranya jarak antara plat adalah 18 cm, adakah zarah akan bertembung dengan plat atas? Abaikan daya tarikan graviti pada zarah, kerana ia sangat ringan.

Rajah 4. Zarah bermuatan positif bergerak dengan cara yang serupa dengan bola yang dilemparkan secara menegak ke atas, ketika direndam di medan elektrik dalam gambar. Sumber: diubah suai oleh F. Zapata dari Wikimedia Commons.

Penyelesaian

Dalam masalah ini medan elektrik E adalah yang menghasilkan daya F dan pecutan yang seterusnya. Bercas positif, zarah selalu tertarik ke plat bawah, namun apabila diproyeksikan secara menegak ke atas, ia akan mencapai ketinggian maksimum dan kemudian kembali ke plat bawah, seperti bola pada contoh sebelumnya.

Dengan definisi medan elektrik:

Anda perlu menggunakan kesetaraan ini sebelum menggantikan nilai:

Oleh itu pecutan adalah:

Untuk ketinggian maksimum, formula dari bahagian sebelumnya digunakan, tetapi bukannya menggunakan "g", nilai pecutan ini digunakan:

dan _max = v _atau ² / 2a = (30,000 m / s) ² /2 x 4.07 X 10 ⁹ m / s ² = 0.11 m = 11 cm

Ia tidak bertabrakan dengan plat atas, kerana jarak ini 18 cm dari titik permulaan, dan zarahnya hanya mencapai 11 cm.

Rujukan

1. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Pandangan Dunia. 6 ^ta Penyuntingan disingkat. Pembelajaran Cengage. 23 - 27.
2. Rex, A. 2011. Asas Fizik. Pearson. 33 - 36
3. Sears, Zemansky. 2016. Fizik Universiti dengan Fizik Moden. 14 ^th . Ed. Jilid 1. 50 - 53.
4. Serway, R., Vulle, C. 2011. Asas Fizik. 9 ^na Ed. Pembelajaran Cengage. 43 - 55.
5. Wilson, J. 2011. Fizik 10. Pendidikan Pearson. 133-149.