Nel mondo della fisica, velocità (v), posizione (x), accelerazione (a) e tempo (t) sono i quattro ingredienti chiave per risolvere le equazioni del moto. Puoi ottenere l'accelerazione, la velocità iniziale (v0) e il tempo trascorso di una particella e devono risolvere per la velocità finale (vf). Sono possibili una varietà di altre permutazioni applicabili a innumerevoli scenari del mondo reale. Questi concetti compaiono in quattro equazioni essenziali:
1. x=v_0t+\frac{1}{2} a^2\\2. v_f^2=v_0^2+2ax\\3. v_f=v_0+at\\4. x=\frac{v_0+v_f}{2}t
Queste equazioni sono utili per calcolare la velocità (equivalente alla velocità per gli scopi presenti) di una particella muovendosi con accelerazione costante nel momento in cui colpisce un oggetto inflessibile, come il suolo o un solido parete. In altre parole, puoi usarli per calcolare la velocità di impatto, o in termini delle variabili di cui sopra, vf.
Passaggio 1: valuta le tue variabili
Se il tuo problema riguarda un oggetto che cade da fermo sotto l'influenza della gravità, allora v
0 = 0 e a = 9,8 m/s2 e devi solo conoscere il tempo t o la distanza percorsa x per procedere (vedi Passaggio 2). Se invece si può ottenere il valore dell'accelerazione a per un'auto che viaggia orizzontalmente su a data distanza x o per un dato tempo t, richiedendo di risolvere un problema intermedio prima di determinare vf (vedi passaggio 3).Passaggio 2: un oggetto che cade
Se sai che un oggetto caduto da un tetto sta cadendo da 3,7 secondi, a che velocità sta andando?
Dall'equazione 3 sopra, sai che:
v_f=0+(9,8)(3,7)=36,26\testo{ m/s}
Se non ti viene dato il tempo ma sai che l'oggetto è caduto per 80 metri (circa 260 piedi o 25 piani), dovresti invece usare l'equazione 2:
v_f^2=0+2(9,8)(80)=1568\\v_f=\sqrt{1568}=39,6\testo{ m/s}
Hai finito!
Passaggio 3: un'auto in corsa
Supponiamo che tu sappia che un'auto partita da ferma ha accelerato a 5,0 m/s per 400 metri (circa un quarto di miglio) prima di attraversare un grande pezzo di carta allestito per una festa Schermo. Dall'equazione 1 sopra:
400=0+\frac{1}{2}(5)t^2=2,5t^2\\160=t^2\\t=12,65\text{ secondi}
Da qui, puoi usare l'equazione 3 per trovare vf:
v_f=0+(5)(12,65)=63,25\testo{ m/s}
Mancia
Usa sempre prima un'equazione per la quale c'è solo un'incognita, che non è necessariamente quella che contiene la variabile di interesse ultimo.