De nombreuses formules et équations en physique impliquent le calcul d'une vitesse initiale et finale. La différence entre la vitesse initiale et finale dans les équations de conservation de la quantité de mouvement ou les équations du mouvement vous indique la vitesse d'un objet avant et après que quelque chose se passe. Cela pourrait être une force appliquée à l'objet, une collision ou tout ce qui pourrait changer sa trajectoire et son mouvement.
Pour calculer la vitesse finale d'un objet soumis à une accélération uniforme, vous pouvez utiliser l'équation de mouvement correspondante. Ces équations utilisent des combinaisons de distance, de vitesse initiale, de vitesse finale, d'accélération et de temps pour les relier les unes aux autres.
Formule de vitesse finale
Par exemple, la vitesse finale (vF ) formule qui utilise la vitesse initiale (vje), accélération (une) et le temps (t) est:
v_f = v_i + aΔt.
Pour une vitesse initiale donnée d'un objet, vous pouvez multiplier l'accélération due à une force par le temps que la force est appliquée et l'ajouter à la vitesse initiale pour obtenir la vitesse finale. Le "delta" devant le
t signifie que c'est un changement dans le temps qui peut être écrit comme tF− tje.C'est idéal pour une balle tombant vers le sol en raison de la gravité. Dans cet exemple, l'accélération due à la force de gravité serait la constante d'accélération gravitationnelle g = 9,8 m/s2. Cette constante d'accélération vous indique à quelle vitesse un objet accélère lorsque vous le laissez tomber sur Terre, quelle que soit la masse de l'objet.
Si vous laissez tomber une balle d'une hauteur donnée et calculez combien de temps il faut à la balle pour atteindre le sol, alors vous pouvez déterminer la vitesse juste avant qu'elle ne touche le sol comme vitesse finale. La vitesse initiale serait de 0 si vous laissiez tomber la balle sans aucune force externe. En utilisant l'équation ci-dessus, vous pouvez déterminer la vitesse finale vF.
Équations alternatives du calculateur de vitesse finale
Vous pouvez utiliser les autres équations cinématiques en fonction de la situation avec laquelle vous travaillez. Si vous connaissiez la distance parcourue par un objet (Δ_x_), ainsi que la vitesse initiale et le temps qu'il a fallu pour parcourir cette distance, vous pouvez calculer la vitesse finale à l'aide de l'équation :
v_f = \frac{2Δx}{t} - v_i
Assurez-vous d'utiliser les bonnes unités dans ces calculs.
Un cylindre roulant
Pour un cylindre dévalant un plan incliné ou une colline, vous pouvez calculer la vitesse finale en utilisant la formule de conservation de l'énergie. Cette formule dicte que, si le cylindre part du repos, l'énergie qu'il a à sa position initiale doit être égale à son énergie après avoir roulé sur une certaine distance.
A sa position initiale, le cylindre n'a pas d'énergie cinétique car il ne bouge pas. Au lieu de cela, toute son énergie est de l'énergie potentielle, ce qui signifie que son énergie peut être écrite comme E = mgh avec une masse m, constante gravitationnelle g = 9,8 m/s2 et hauteur h. Une fois que le cylindre a roulé sur une distance, son énergie est la somme de son énergie cinétique de translation et de son énergie cinétique de rotation. Cela vous donne :
E = \frac{1}{2} mv^2 + \frac{1}{2}Iω^2
pour la vitesse v, Inertie de rotation je et vitesse angulaire "omega" ω.
L'inertie de rotation je pour un cylindre est je = m2/ 2. Par la loi de conservation de l'énergie, vous pouvez définir l'énergie potentielle initiale du cylindre égale à la somme des deux énergies cinétiques. Résoudre pour v, vous obtenez
v = \sqrt{\frac{4}{3}gh}
Cette formule pour la vitesse finale ne dépend pas du poids ou de la masse du cylindre. Si vous connaissiez le poids de la formule du cylindre en kg (techniquement, la masse) pour différents objets cylindriques, vous pourrait comparer différentes masses et trouver que leurs vitesses finales sont les mêmes, car la masse s'annule de l'expression dessus.