Judesio grafikai, dar vadinami kinematinėmis kreivėmis, yra įprastas judėjimo diagramos būdas fizikoje. Trys judesio grafikai, kuriuos turi žinoti vidurinės mokyklos fizikos studentas, yra šie:
- Pozicija vs. laikas (xpriešt)
- Greitis vs. laikas (vpriešt)
- Pagreitis vs. laikas (apriešt)
Kiekvienas iš šių grafikų padeda papasakoti objekto judėjimo istoriją. Be to, kai objekto padėtis, greitis ir pagreitis grafikuojami per tą patį laiko intervalą, kiekvieno grafiko formos yra susijusios konkrečiai ir nuspėjamai.
Judančių grafikų nustatymas
Visų judesio grafikų x ašis visada yra laikas, matuojamas sekundėmis. Taigi ašis visada pažymėta etiketets.
Kiekvieno grafiko y ašis yra pažymėta etiketėmisxm); greitis metrais per sekundę, pažymėtasv(m / s); arba pagreitis metrais per sekundę kvadratu, pažymėtasa(m / s2)
Patarimai
Saugokitės padėties ašies etiketėsx(m) - „x“ reiškia poslinkį, o ne „x ašis“!
Judesio grafikai dažnai (nors tikrai ne visada) yra nubrėžti nenubraižant konkrečių taškų, o pateikiant bendrą formą, apibūdinančią santykinį objekto judėjimą.
Pozicijos ir laiko grafikai
Objekto padėtis gali būti teigiama arba neigiama, atsižvelgiant į atskaitos sistemą. Kad ir kas būtų parodyta diagramoje, koordinatės plokštuma turi sutapti.
Apsvarstykite pavyzdį, kai vaikas važiuoja tiesia linija į rytus, o paskui į vakarus savo dviračiu. Kreipkitės į rytus teigiama kryptimi, o į vakarus - neigiama kryptimi.
Čia yra jos važiavimo grafikas:
•••Dana Chen | Mokslo
Pirmąsias penkias jos važiavimo sekundes (nuot= Nuo 0 ikit= 5), ji judėjo pastoviu greičiu į rytus. Tai rodo tiesi, didėjanti linija teigiamame padėties ir laiko grafiko kvadrante. Kitas būdas galvoti apie tai, kad jos pozicija yra tokiateigiamai didėja.
Per kitas tris sekundes (t= Nuo 5 ikit= 8), ji sustojo pertraukai. Jos padėtis šiuo laikotarpiu nesikeičia, tai rodo pastovi horizontali linija, įstrigusi +10 m.
Galiausiai mergina ant dviračio paskutinėje savo važiavimo dalyje (t= Nuo 8 ikit= 15) pradeda greitėti atgal į vakarus. Tai rodo linija, kuri nėra pastovi (išlenkta) ir nukreipta į neigiamą grafiko kvadrantą. Laikui bėgant linijos nuolydis didėja,neigiama linkme, rodanti, kad jos greitis didėja, nes ji kiekvieną sekundę įveikia daugiau žemės.
Atkreipkite dėmesį, kad kai ji kerta x ašį, ji praėjo pro vietą, kurioje pradėjo.
Greičio ir laiko grafikai
Padėties ir laiko grafikai veda tiesiai į greičio ir laiko grafikus: padėties ir laiko linijos nuolydis rodo objekto greitį tuo pačiu laiko intervalu. Tai prasminga, nes pozicija vs. laikas yra tik dar vienas būdas pasakyti metrus per sekundę - greičio apibrėžimas.
Šiuo atveju skiriasi tik tai, kas eina į ašį.
Apsvarstykite tą pačią merginą su savo dviračiu kaip ir paskutiniame skyriuje. Pirmąsias penkias savo važiavimo sekundes ji 10 metrų nuvažiavo per penkias sekundes arba 2 metrus per sekundę.
Tada pavaizduokite jos greitį tuo pačiu laiko intervalu, tada suraskite 2 m / s ant ašies ir pirmas penkias sekundes nubrėžkite plokščią liniją. Atminkite, kad jos greitis nepasikeitė, todėl šio grafiko nuolydis yra lygus nuliui. (Tai reiškia, kad jos pagreičio diagrama per šį laiko intervalą turėtų būti dar lengvesnė - skaitykite toliau.)
•••Dana Chen | Mokslo
Tada kitas tris sekundes ji visiškai nejudėjo, todėl jos greitis staiga nukrito iki nulio. (Realiai, taip, ji turėjo sulėtėti nuo 2 m / s iki 0 m / s daugiau nei akimirksniu. Bet dėl paprastumo čia apsvarstykite, kad jos greitis iškart pasikeitė.)
Žinoma, jei jos greitis yra lygus nuliui, tai reiškia, kad turėtų būtinėra kreivėsgrafike per tą laiko intervalą. Kitaip tariant, kreivė dabar yra tiesiai x ašies viršuje.
Galiausiai mergina pradėjo įsibėgėti, grįžti namo. Čia greičio grafikas tampa įdomus.
Darant prielaidą, kad ji turėjo anuolatinis pagreitis- tai yra, kiekvieną sekundę ji didino savo greitį tuo pačiu dydžiu, kaip ir prieš tai - tai reiškia, kad jos greitis didėjo pastoviu greičiu. Šio scenarijaus posūkis yra tas, kad ji taip patpasikeitė kryptis.
Patarimai
Atminkite, kad neigiamas greitisnereiškia sulėtinti greitį(tai neigiamas pagreitis). Tai reiškia judėjimą neigiama linkme!
Tai reiškia paskutinio jos važiavimo greičio ir laiko grafiką (t= Nuo 8 ikit= 15) reikia parodyti atiesia linija, kur jos greitis auga neigiamai.Kitaip tariant, tiesi linija, judanti nuo x ašies tiest= 8 sekundės įstrižai link apatinės dešinės grafiko dalies.
Pagreičio ir laiko grafikai
Tai studentams dažnai keblu; tiesiog prisimink pagreičio prasmę:greičio pokytis.
Užpirmąsias aštuonias sekundesjos važiavimo, merginosgreitis nesikeitė. (Vėlgi, nepaisant jos momentinio perėjimo nuo 2 m / s į sustojimą.)
Tai reiškiaper pirmąsias aštuonias sekundes jos pagreitis buvo nulis.
Sukurkite judesio grafiką tam, kur dabar rodoma y ašispagreitism / s2, todėl yra gana paprasta:
•••Dana Chen | Mokslo
Paskutinę savo važiavimo dalį prisiminkite, kad jos greitis buvo toksdidėjant pastoviu greičiu neigiama linkme. Nuo didėjančio greičioyra pagreitis, pagreičio ir laiko grafike neigiamos kvadrantės linija turėtų būti lygi nuo aštuonių sekundžių.
Realistiškesni judesio žemėlapiai
Realiame pasaulyje pagreitis dažnai nėra pastovus. Pagreičio ir laiko grafike tai atrodys išlenkta linija.
Apskaičiuojant atitinkamus padėties ir laiko bei greičio ir laiko grafikus, paprastai tai netaikoma ne skaičiavimais pagrįstam fizikos kursui. Tikimasi, kad studentai supranta, kad išlenkta linija nėra pastovi ir kad grafikas rodo akintantis pagreitis.
Patarimai
Išbandykite save: kaip galėtumėte patikslinti kiekvieną ankstesnį grafiką (padėties laikas, greitis, laikas ir pagreičio laikas), kad realiau parodytumėte, kaip mergaitės dviratis sulėtėjo iki jos pertraukos? Išbandykite prieš skaitydami toliau!
Pozicijos grafikas turėtų atrodyti maždaug panašus į tai, ką jis darė anksčiau, bet su bet kokiais aštrais kampais. Tas pats nutiktų ir su greičio grafiku - grubūs kampai išlyginami. Bet be to, momentinis greičio grafiko šuolis nuo 2 m / s iki 0 m / s tampa lygi, nuožulni linija, kurios vietoj vertikalios linijos yra didelis neigiamas nuolydis.
Pagreičio grafike, ties maždaug penkių sekundžių žyma, stačia kreivė pasinertų į neigiamą sritį, prieš grįždama į 0, kad nurodytų neigiamą pagreitį, kurio reikia norint sustoti. O šuolis, įvykęs ties 8 sekundžių žyma, užuot vertikaliai, paprasčiausiai kreivės į liniją su dideliu neigiamu nuolydžiu, kuri tada sklandžiai išsilygina esant -0,5 m / s / s.