衝突速度の計算方法

物理学の世界では、速度(v)、位置(x)、加速度(a)、および時間(t)は、運動方程式を解く上での4つの重要な要素です。 あなたは加速度、初速度(v0)および粒子の経過時間と最終速度(vf). 数え切れないほどの現実世界のシナリオに適用できる他のさまざまな順列が可能です。 これらの概念は、次の4つの重要な方程式に現れます。

1. x = v_0t + \ frac {1} {2} at ^ 2 \\ 2。 v_f ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2ax \\ 3。 v_f = v_0 + at \\ 4。 x = \ frac {v_0 + v_f} {2} t

これらの方程式は、粒子の速度(現在の目的では速度に相当)を計算するのに役立ちます。 地面や固体などの屈服しない物体にぶつかった瞬間に一定の加速度で移動する 壁。 言い換えれば、それらを使用して衝突速度を計算するか、上記の変数の観点から、vf.

ステップ1:変数を評価する

問題が重力の影響下で静止状態から落下するオブジェクトに関係している場合、v0 = 0およびa = 9.8 m / s2 続行するには、時間tまたは落下距離xを知るだけで済みます(ステップ2を参照)。 一方、水平方向に走行する車の加速度aの値を取得できる場合 与えられた距離xまたは与えられた時間tで、vを決定する前に中間の問題を解く必要がありますf (ステップ3を参照)。

ステップ2:落下物

屋上から落とした物体が3.7秒間落下していることがわかっている場合、どのくらいの速さで落下しますか?

上記の式3から、次のことがわかります。

v_f = 0+(9.8)(3.7)= 36.26 \ text {m / s}

時間が与えられていないが、オブジェクトが80メートル(約260フィート、つまり25階)落下したことがわかっている場合は、代わりに式2を使用します。

v_f ^ 2 = 0 + 2(9.8)(80)= 1568 \\ v_f = \ sqrt {1568} = 39.6 \ text {m / s}

完了です。

ステップ3:スピード違反の車

停止状態から始まった車が5.0m / sで400メートル加速していることを知っているとしましょう (約4分の1マイル)お祝い用に準備された大きな紙を運転する前に 表示。 上記の式1から:

400 = 0 + \ frac {1} {2}(5)t ^ 2 = 2.5t ^ 2 \\ 160 = t ^ 2 \\ t = 12.65 \ text {秒}

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ここから、式3を使用してvを見つけることができますf:

v_f = 0+(5)(12.65)= 63.25 \ text {m / s}

ヒント

未知数が1つしかない方程式を常に最初に使用します。これは、最終的に関心のある変数を含むものである必要はありません。

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