Когато снарядите се движат в света, какъвто го познаваме, те се движат през триизмерното пространство, между петна, които могат да бъдат описани като координати в (х, у, z) система. Когато хората изучават тези движещи се снаряди, независимо дали са обекти в спортно състезание като бейзболни топки или многомилиардни военни самолети, те искат да знаят как някои изолирани подробности за пътя на този обект в космоса, а не цялата история от всеки буквал ъгъл наведнъж.
Физиците изучават позициите на частиците, промяната на тези позиции във времето (т.е. скоростта) и как тази промяна в самата позиция се променя във времето (т.е. ускорението). Понякога вертикалната скорост е предметът от особен интерес.
Основи на движението на снаряда
Повечето проблеми във въвеждащата физика се третират като имащи хоризонтални и вертикални компоненти, представени отхиусъответно. Третото измерение на "дълбочина" е запазено за курсове за напреднали.
Имайки това предвид, движението на всеки снаряд може да бъде описано от гледна точка на неговото положение (
х, уили и двете), скорост (v) и ускорение (аилиж, ускорението поради гравитацията), всичко по отношение на времето (T), обозначени с индекси. Например,vy (4) представлява вертикалната скорост (т.е. ву-насочване) във времетоT= 4 секунди след като частицата започне да се движи. По същия начин индекс от 0 означаваT= 0 и ви казва първоначалното положение или скоростта на снаряда.Обикновено се нуждаете само от правилното или уравнение или уравнение измежду класическите уравнения на Нютон за движение на снаряда:
v_ {0x} = v_x \\ x = x_0 + v_xt
(Горните два израза са само за хоризонтално движение).
y = y_0 + \ frac {1} {2} (v_ {0y} + v_y) t
v_y = v_ {0y} - gt
y = y_0 + v_ {0y} t - \ frac {1} {2} gt
v_y ^ 2 = v_ {0y} ^ 2 + 2g (y - y_0)
- Скорост срещу Скорост:Имайте предвид, че скоростта е просто число, което не отчита посоката на частицата, докато скоростта е по-специфична и включвахиуинформация.
Уравнение на вертикалната скорост: движение на снаряда
Коя формула за вертикална скорост да изберете от горния списък, когато се опитвате да определите вертикалната скорост (представена отvy0, което е скорост във времетоT= 0, илиvу, вертикалната скорост в неуточнено времеT) ще зависи от вида информация, която получавате в началото на проблема.
Например, ако ви се дадеу0 иу(общата промяна във вертикалното положение междуT= 0 и времето на интерес), можете да използвате четвъртото уравнение в горния списък, за да намеритеv0г, началната вертикална скорост. Ако вместо това ви бъде дадено изминало време за даден обект при свободно падане, можете да изчислите както колко е паднал, така и неговата вертикална скорост по това време, като използвате други уравнения.
- Имайте предвид, че при всички тези проблеми реалните ефекти на въздушното съпротивление се игнорират.
- Обектите при свободно падане имат отрицателна стойност заv, тъй като "надолу" е отрицателноу-посока.
Движение във вертикален кръг
Представете си как размахвате йо-йо или друг малък обект на низ в кръг пред вас, като кръгът е очертан от обекта точно перпендикулярно на пода. Забелязвате, че обектът се забавя, когато е достигнал самия връх на люлката, но поддържате скоростта на обекта достатъчно висока, за да поддържате напрежението в струната.
Както може би се досещате, има физическо уравнение, описващо този вид вертикално кръгово движение. В този видцентростремителна(кръгово) движение, ускорението, необходимо за поддържане на опъната струна, еv2/ r, къдетоvе центростремителната скорост иrе дължината на низа между ръката ви в обекта.
Решаване на минималната вертикална скорост в горната част на струната (къдетоатрябва да бъде равно или по-голямо отж) даваvу = (гр)1/2, което означава, че скоростта изобщо не зависи от масата на обекта и само от дължината на низа
Вертикален калкулатор на скоростта
Можете да се възползвате от различни онлайн калкулатори, които да ви помогнат да решите физически проблеми, които се занимават по някакъв начин с вертикален компонент на изместване и следователно има снаряд с вертикална скорост, който може да искате да намерите при дадено времеT. Пример за такъв уебсайт е предоставен в Ресурсите.