כאשר קליעים נעים בעולם כפי שאנו מכירים אותו, הם נעים במרחב תלת מימדי, בין כתמים שניתן לתאר במונחים של קואורדינטות ב- (איקס, y, z) מערכת. כשאנשים לומדים קליעים נעים אלה, בין אם הם חפצים בתחרות ספורט כגון כדור בייסבול או צבא רב מיליארד דולר מטוסים, הם רוצים לדעת כמה פרטים בודדים מסוימים לגבי דרכו של האובייקט הזה בחלל, ולא את כל הסיפור מכל מילולית זווית בבת אחת.
פיסיקאים בוחנים את מיקומי החלקיקים, את שינוי המיקומים הללו לאורך זמן (כלומר, מהירות) וכיצד שינוי המיקום עצמו משתנה עם הזמן (כלומר, תאוצה). לפעמים המהירות האנכית היא פריט העניין המיוחד.
יסודות תנועת קליע
מטפלים ברוב הבעיות בפיזיקת ההיכרות כמרכיבים אופקיים ואנכיים המיוצגים על ידיאיקסוyבהתאמה. הממד השלישי של "עומק" שמור לקורסים מתקדמים.
עם זאת בחשבון, ניתן לתאר את תנועתו של כל קליע מבחינת מיקומו (איקס, yאו שניהם), מהירות (v), ותאוצה (אאוֹז, התאוצה בגלל כוח המשיכה), הכל ביחס לזמן (t), מסומן על ידי מנויים. לדוגמה,vy (4) מייצג את המהירות האנכית (כלומר ב-y-כיוון) בזמןt= 4 שניות לאחר שהחלקיק מתחיל לנוע. כמו כן, מנוי של 0 פירושוt= 0 ומספר לך את המיקום או המהירות הראשוניים של הקליע.
בדרך כלל, עליכם להתייחס רק למשוואה או למשוואה הנכונה ומשוואות הקליעה של ניוטון:
v_ {0x} = v_x \\ x = x_0 + v_xt
(שני הביטויים הנ"ל מיועדים לתנועה אופקית בלבד).
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)
- מהירות לעומת מְהִירוּת:שים לב שמהירות היא פשוט מספר שאינו מתחשב בכיוון החלקיק, ואילו המהירות ספציפית יותר וכוללתאיקסוyמֵידָע.
משוואת מהירות אנכית: תנועת קליע
איזו נוסחת מהירות אנכית לבחור מתוך הרשימה שלמעלה בעת ניסיון לקבוע מהירות אנכית (המיוצגת על ידיvy0המהווה מהירות בזמןt= 0, אוvy, המהירות האנכית בזמן לא מוגדרt) יהיה תלוי בסוג המידע שנמסר לך בתחילת הבעיה.
לדוגמא, אם נותנים לךy0 וy(השינוי הכולל במיקום האנכי ביןt= 0 וזמן העניין), תוכלו להשתמש במשוואה הרביעית ברשימה שלעיל כדי למצואv0yהמהירות האנכית הראשונית. אם במקום זה ניתן לך זמן שחלף לאובייקט בנפילה חופשית, תוכל לחשב גם כמה רחוק הוא נפל וגם מהירותו האנכית באותו זמן באמצעות משוואות אחרות.
- שים לב שבכל הבעיות הללו מתעלמים מההשפעות האמיתיות של התנגדות האוויר.
- לאובייקטים בנפילה חופשית יש ערך שלילי עבורv, שכן "כלפי מטה" הוא בשלילהy-כיוון.
תנועה במעגל אנכי
דמיין את עצמך מניף יו-יו או חפץ קטן אחר על חוט במעגל שלפניך, כשהמעגל נעקב על ידי האובייקט בניצב בדיוק לרצפה. אתה מבחין באובייקט שהוא מאט כשהוא מגיע לראש הנדנדה, אבל אתה שומר על מהירות האובייקט מספיק גבוהה כדי לשמור על מתח במיתר.
כפי שאולי ניחשתם, קיימת משוואת פיזיקה המתארת סוג כזה של תנועה מעגלית אנכית. בסוג זה שלצנטריפטלתנועה (מעגלית), התאוצה הדרושה כדי לשמור על חוט מתוח היאv2/ ר, איפהvהוא המהירות הצנטריפטלית ורהוא אורך המיתר בין ידך באובייקט.
פיתרון המהירות האנכית המינימלית בראש המחרוזת (איפהאחייב להיות שווה או גדול מ-ז) נותןvy = (gr)1/2, כלומר המהירות אינה תלויה במסת האובייקט כלל ורק באורך המחרוזת
מחשבון מהירות אנכית
תוכלו להיעזר במגוון מחשבונים מקוונים שיעזרו לכם לפתור בעיות פיזיקה העוסקות בדרך כלשהי עם רכיב אנכי של תזוזה, ולכן יש לו קליע במהירות אנכית שתרצה למצוא ב זמן נתוןt. דוגמה לאתר כזה מובאת במשאבים.