Problemen met beweging zijn meestal de eerste die studenten natuurkunde tegenkomen. Begrippen als tijd, snelheid en versnelling zijn met elkaar verbonden door formules die leerlingen met behulp van algebra kunnen herschikken om ze op verschillende omstandigheden toe te passen.
Studenten kunnen bijvoorbeeld de hoogte van een sprong berekenen vanaf meer dan één startpunt. De hoogte van de sprong kan worden berekend als de versnelling en ofwel de beginsnelheid of de totale tijd in de lucht bekend is.
Schrijf een uitdrukking voor tijd in termen van verandering in snelheid, met behulp van de formule
v_f=-gt+v_i
waarvf is de eindsnelheid,gis de versnelling als gevolg van de zwaartekracht,tis tijd, envik beginsnelheid is.
Vliegtijd
Los de vergelijking op voort
t = (v_f − v_i)/-g
Daarom is de hoeveelheid tijd gelijk aan de verandering in snelheid gedeeld door de versnelling als gevolg van de zwaartekracht.
Bereken de tijd om het hoogste punt te bereiken
Bereken de hoeveelheid tijd om het hoogste punt van de sprong te bereiken. Op het hoogste punt, snelheid (
vf) nul. Gebruik 9,8 m/s² voor de versnelling door de zwaartekracht. Als de beginsnelheid bijvoorbeeld 1,37 m/s is, is de tijd om de maximale hoogte te bereiken:t = (0 1,37)/( − 9,8) = 0,14\tekst{ s}
Bereken de initiële snelheid van de totale vluchttijd
De beginsnelheidvik kan worden berekend met behulp van de tijd om de spronghoogte te bereiken
v_i=gt
Als de totale tijd bijvoorbeeld 0,14 seconden is:
v_i=9.8\times 0.14=1.37\text{ m/s}
Vergelijking van verticale sprongfysica
Bereken de spronghoogte met behulp van de formule
s_f=s_i+v_it-1/2gt^2
waarzof is de eindpositie enzoik is de uitgangspositie. Omdat de spronghoogte het verschil is tussen de eind- en beginpositie
h = (s_f − s_i)
vereenvoudig de formule tot
h=v_it-1/2gt^2
en bereken:
h = (1.37\times 0.14) - 1/2(9.8 \times 0.14^2) = 0.19 − 0.10 = 0.09\text{ meter}
Tips
Maak uw eigen spronghoogtecalculator door de spronghoogteformule in uw grafische rekenmachine te programmeren!