בעולם הפיזיקה, מהירות (v), מיקום (x), תאוצה (a) וזמן (t) הם ארבעת המרכיבים המרכזיים בפתרון משוואות תנועה. יתכן שתקבל את התאוצה, המהירות ההתחלתית (v0) והזמן שחלף של חלקיק וצריך לפתור את המהירות הסופית (vf). מגוון של תמורות אחרות החלות על אינספור תרחישים בעולם האמיתי אפשריות. מושגים אלה מופיעים בארבע משוואות חיוניות:
1. x = v_0t + \ frac {1} {2} ב- ^ 2 \\ 2. v_f ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2ax \\ 3. v_f = v_0 + ב- \\ 4. x = \ frac {v_0 + v_f} {2} t
משוואות אלה שימושיות בחישוב המהירות (שווה ערך למהירות למטרות הנוכחיות) של חלקיק נע בתאוצה מתמדת ברגע שהוא פוגע באובייקט לא מסוגל, כמו הקרקע או מוצק קִיר. במילים אחרות, אתה יכול להשתמש בהם לחישוב מהירות ההשפעה, או במונחים של המשתנים לעיל, vf.
שלב 1: הערך את המשתנים שלך
אם הבעיה שלך כוללת אובייקט שנופל ממנוחה בהשפעת כוח הכבידה, אז v0 = 0 ו- a = 9.8 מ 'לשנייה2 ואתה צריך לדעת רק את הזמן t או את המרחק שנפל x כדי להמשיך (ראה שלב 2). אם, לעומת זאת, אתה עשוי לקבל את ערך התאוצה a למכונית הנוסעת אופקית מעל a מרחק נתון x או לזמן נתון t, המחייב אותך לפתור בעיית ביניים לפני קביעת vf (ראה שלב 3).
שלב 2: אובייקט נופל
אם ידוע לך שאובייקט שנפל מגג נפל במשך 3.7 שניות, כמה מהר הוא הולך?
ממשוואה 3 לעיל, אתה יודע ש:
v_f = 0 + (9.8) (3.7) = 36.26 \ text {m / s}
אם לא נותנים לך את הזמן אבל יודע שהאובייקט נפל 80 מטר (בערך 260 רגל, או 25 קומות), היית משתמש במשוואה 2 במקום:
v_f ^ 2 = 0 + 2 (9.8) (80) = 1568 \\ v_f = \ sqrt {1568} = 39.6 \ text {m / s}
אתה סיימת!
שלב 3: מכונית דוהרת
תגיד שאתה יודע שמכונית שהתחילה מעמידה היא האצה ב -5.0 מ '/ שנייה במשך 400 מטר (כרבע מייל) לפני שנסע דרך פיסת נייר גדולה שהוגדרה לחגיגה לְהַצִיג. ממשוואה 1 לעיל:
400 = 0 + \ frac {1} {2} (5) t ^ 2 = 2.5 t ^ 2 \\ 160 = t ^ 2 \\ t = 12.65 \ text {שניות}
מכאן תוכלו להשתמש במשוואה 3 כדי למצוא את vf:
v_f = 0 + (5) (12.65) = 63.25 \ text {m / s}
עֵצָה
השתמש תמיד במשוואה תחילה שעבורה יש רק לא ידוע, שאינו בהכרח מכיל את המשתנה של העניין הסופי.