KELAJUAN PURATA: FORMULA, BAGAIMANA IA DIKIRA DAN LATIHAN DISELESAIKAN - FIZIKAL - 2025

Halaju rata - rata untuk zarah bergerak ditakrifkan sebagai nisbah antara variasi kedudukan yang dialaminya dan selang waktu yang digunakan dalam perubahan tersebut. Situasi paling mudah adalah keadaan di mana zarah bergerak di sepanjang garis lurus yang diwakili oleh paksi-x.

Katakan bahawa objek bergerak menempati kedudukan x _{1 dan} x ₂ pada masa t ₁ dan t ₂ masing-masing. Definisi halaju purata v _m ditunjukkan secara matematik seperti ini:

Unit v _m dalam Sistem Antarabangsa adalah meter / saat (m / s). Unit lain yang biasa digunakan yang terdapat dalam teks dan peranti mudah alih adalah: km / jam, cm / s, batu / jam, kaki / s, dan banyak lagi, selagi bentuk / panjangnya panjang.

Huruf Yunani "Δ" dibaca "delta" dan digunakan untuk menunjukkan secara ringkas perbezaan antara dua kuantiti.

Ciri-ciri vektor halaju min v

Kelajuan purata adalah ciri penting pergerakan. Sumber: Pixabay

Halaju rata-rata adalah vektor, kerana berkaitan dengan perubahan kedudukan, yang seterusnya dikenali sebagai vektor perpindahan.

Kualiti ini ditunjukkan dengan huruf tebal atau dengan anak panah di atas huruf yang menunjukkan besarnya. Walau bagaimanapun, dalam satu dimensi, satu-satunya arah yang mungkin adalah arah paksi-x dan dengan itu notasi vektor dapat dikeluarkan.

Oleh kerana vektor mempunyai magnitud, arah, dan akal, pandangan awal pada persamaan menunjukkan bahawa halaju rata-rata akan mempunyai arah dan rasa yang sama dengan anjakan.

Mari kita bayangkan zarah dalam contoh bergerak di sepanjang garis lurus. Untuk menggambarkan pergerakannya, perlu menunjukkan titik rujukan, yang akan menjadi "asal" dan akan dilambangkan sebagai O.

Zarah boleh bergerak ke arah atau jauh dari O, baik ke kiri atau ke kanan. Ia juga memerlukan masa yang singkat atau lama untuk mencapai kedudukan tertentu.

Besarnya yang telah disebutkan: kedudukan, anjakan, selang waktu dan kelajuan purata, menggambarkan tingkah laku zarah semasa bergerak. Ini adalah kuantiti kinematik.

Untuk membezakan kedudukan atau lokasi di sebelah kiri O, tanda (-) digunakan dan yang di sebelah kanan O membawa tanda (+).

Kelajuan purata mempunyai tafsiran geometri yang dapat dilihat pada rajah berikut. Ini adalah cerun garis yang melewati titik P dan Q. Semasa memotong kedudukan lengkung vs. masa pada dua titik, ia adalah garis pemisah.

Tafsiran geometri mengenai kelajuan purata, sebagai cerun garis yang bergabung dengan titik P dan Q. Sumber: じ じ に く シ チ ュ ュ.

Tanda-tanda kelajuan purata

Untuk analisis berikut, mesti diambil kira bahawa t ₂ > t ₁ . Maksudnya, saat berikutnya sentiasa lebih besar daripada yang sekarang. Dengan cara ini t ₂ - t ₁ selalu positif, yang biasanya masuk akal setiap hari.

Maka tanda halaju min akan ditentukan oleh x ₂ - x ₁ . Perhatikan bahawa adalah penting untuk menjelaskan di mana titik O-asal-, kerana ini adalah titik berkenaan dengan mana zarah itu dikatakan "ke kanan" atau "ke kiri".

Sama ada "maju" atau "mundur", seperti yang disukai pembaca.

Sekiranya halaju rata-rata positif, ini bermaksud bahawa rata-rata nilai "x" meningkat dari masa ke masa, walaupun ini tidak bermaksud bahawa ia mungkin menurun pada suatu ketika dalam jangka waktu yang dipertimbangkan - Δt -.

Namun dalam istilah global, pada akhir waktu Δt, dia berakhir dengan kedudukan yang lebih besar daripada yang dimilikinya pada awalnya. Perincian pergerakan tidak diambil kira dalam analisis ini.

Bagaimana jika kelajuan purata negatif? Kemudian ia bermaksud bahawa zarah itu berakhir dengan koordinat yang lebih kecil daripada yang dengannya ia bermula. Dengan kasar dia bergerak ke belakang. Mari lihat beberapa contoh berangka:

Contoh 1 : Memandangkan kedudukan permulaan dan akhir yang ditunjukkan, tunjukkan tanda kelajuan purata. Di manakah zarah bergerak secara global?

a) x ₁ = 3 m; x ₂ = 8 m

Jawapan : x ₂ - x ₁ = 8 m - 3 m = 5 m. Halaju min positif, zarah bergerak ke hadapan.

b) x ₁ = 2 m; x ₂ = -3 m

Jawapan : x ₂ - x ₁ = -3 m - 2 m = -5 m. Halaju min negatif, zarah bergerak ke belakang.

c) x ₁ = - 5 m; x ₂ = -12 m

Jawapan : x ₂ - x ₁ = -12 m - (-5 m) = -7 m Halaju min negatif, zarah bergerak ke belakang.

d) x ₁ = - 4 m; x ₂ = 10 m

Jawapan : x ₂ - x ₁ = 10 m - (-4m) = 14 m. Halaju min positif, zarah bergerak ke hadapan.

Bolehkah kelajuan purata 0? Ya. Selagi titik permulaan dan titik kedatangan adalah sama. Adakah ini bermaksud bahawa zarah itu semestinya berehat sepanjang masa?

Tidak, itu hanya bermaksud perjalanan itu berulang-alik. Mungkin perjalanannya cepat atau mungkin sangat perlahan. Buat masa ini tidak diketahui.

Kelajuan purata: kuantiti skalar

Ini membawa kita untuk menentukan istilah baru: kelajuan rata-rata. Dalam Fizik adalah penting untuk membezakan antara kuantiti vektor dan kuantiti bukan vektor: skalar.

Untuk zarah yang membuat perjalanan pergi balik, halaju rata-rata adalah 0, tetapi mungkin atau tidak mungkin sangat cepat. Untuk mengetahui, kelajuan rata-rata ditakrifkan sebagai:

Unit untuk kelajuan purata sama dengan unit untuk kelajuan purata. Perbezaan asas antara dua kuantiti adalah bahawa halaju rata-rata merangkumi maklumat menarik mengenai arah dan arah zarah.

Sebaliknya, kelajuan rata-rata hanya memberikan maklumat berangka. Dengan itu, dapat diketahui seberapa cepat atau perlahan zarah bergerak, tetapi tidak sama ada ia bergerak maju atau mundur. Jadi ia adalah kuantiti skalar. Bagaimana membezakannya ketika menandakannya? Salah satu caranya adalah dengan membiarkan yang berani untuk vektor, atau dengan meletakkan anak panah pada mereka.

Dan penting untuk diperhatikan bahawa kelajuan rata-rata tidak harus sama dengan kelajuan rata-rata. Untuk perjalanan pergi balik, kelajuan purata adalah sifar, tetapi kelajuan rata-rata tidak. Kedua-duanya mempunyai nilai berangka yang sama ketika anda selalu bergerak ke arah yang sama.

Latihan diselesaikan

Anda pulang dari sekolah dengan santai dengan jarak 95 km / j sejauh 130 km. Hujan mulai turun dan perlahan hingga 65 km / j. Dia akhirnya pulang setelah memandu selama 3 jam 20 minit.

a) Sejauh mana rumah anda dari sekolah?

b) Berapakah kelajuan min?

Jawapan:

a) Beberapa pengiraan awal diperlukan:

Perjalanan terbahagi kepada dua bahagian, jarak keseluruhannya adalah:

d = d1 + d ₂ , dengan d1 = 130 km

t2 = 3.33 - 1.37 jam = 1.96 jam

Pengiraan d _2:

d ₂ = 65 km / j x 1.96 j = 125.4 km.

Sekolah adalah d1 + d ₂ = 255.4 km dari rumah.

b) Sekarang kelajuan min dapat dijumpai:

Rujukan

1. Giancoli, D. Fizik. Prinsip dengan Aplikasi. Edisi Keenam. Dewan Prentice. 21-22.
2. Resnick, R. (1999). Fizikal. Jilid 1. Edisi ketiga dalam bahasa Sepanyol. Mexico. Compañía Editorial Continental SA de CV 20-21.
3. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. 7 ma. Edisi. Mexico. Penyunting Pembelajaran Cengage. 21-23.