In der Welt der Physik sind Geschwindigkeit (v), Position (x), Beschleunigung (a) und Zeit (t) die vier Schlüsselbestandteile bei der Lösung von Bewegungsgleichungen. Sie erhalten die Beschleunigung, Anfangsgeschwindigkeit (v0) und verstrichene Zeit eines Teilchens und müssen nach der Endgeschwindigkeit (vf). Eine Vielzahl anderer Permutationen, die auf unzählige reale Szenarien anwendbar sind, sind möglich. Diese Konzepte erscheinen in vier wesentlichen Gleichungen:
1. x=v_0t+\frac{1}{2} bei^2\\2. v_f^2=v_0^2+2ax\\3. v_f=v_0+at\\4. x=\frac{v_0+v_f}{2}t
Diese Gleichungen sind nützlich bei der Berechnung der Geschwindigkeit (entspricht der Geschwindigkeit für die gegenwärtigen Zwecke) eines Teilchens bewegt sich mit konstanter Beschleunigung in dem Moment, in dem es auf ein unnachgiebiges Objekt wie den Boden oder einen Festkörper trifft Wand. Mit anderen Worten, Sie können sie verwenden, um die Aufprallgeschwindigkeit zu berechnen, oder in Bezug auf die obigen Variablen vf.
Schritt 1: Bewerten Sie Ihre Variablen
Wenn Ihr Problem darin besteht, dass ein Objekt unter dem Einfluss der Schwerkraft aus der Ruhe fällt, dann v0 = 0 und a = 9,8 m/s2 und Sie müssen nur die Zeit t oder die zurückgefallene Strecke x kennen, um fortzufahren (siehe Schritt 2). Wenn Sie andererseits den Wert der Beschleunigung a für ein horizontal über a. fahrendes Auto erhalten gegebener Abstand x oder für eine gegebene Zeit t, sodass Sie ein Zwischenproblem lösen müssen, bevor Sie v. bestimmenf (siehe Schritt 3).
Schritt 2: Ein fallendes Objekt
Wenn Sie wissen, dass ein von einem Dach fallender Gegenstand 3,7 Sekunden lang gefallen ist, wie schnell fliegt er?
Aus Gleichung 3 oben wissen Sie, dass:
v_f=0+(9,8)(3,7)=36,26\text{m/s}
Wenn Sie keine Zeit haben, aber wissen, dass das Objekt 80 Meter (ca. 260 Fuß oder 25 Stockwerke) gefallen ist, würden Sie stattdessen Gleichung 2 verwenden:
v_f^2=0+2(9,8)(80)=1568\\v_f=\sqrt{1568}=39,6\text{m/s}
Sie sind fertig!
Schritt 3: Ein rasendes Auto
Angenommen, Sie wissen, dass ein Auto, das aus dem Stillstand gestartet ist, 400 Meter lang mit 5,0 m/s beschleunigt hat (ungefähr eine Viertelmeile), bevor Sie durch ein großes Stück Papier fahren, das für eine Feier eingerichtet wurde Anzeige. Aus Gleichung 1 oben:
400=0+\frac{1}{2}(5)t^2=2.5t^2\\160=t^2\\t=12.65\text{ Sekunden}
Von hier aus können Sie Gleichung 3 verwenden, um v. zu findenf:
v_f=0+(5)(12.65)=63.25\text{m/s}
Trinkgeld
Verwenden Sie immer zuerst eine Gleichung, für die es nur eine Unbekannte gibt, die nicht unbedingt die Variable von letztendlichem Interesse enthält.