In de natuurkundige wereld zijn snelheid (v), positie (x), versnelling (a) en tijd (t) de vier belangrijkste ingrediënten bij het oplossen van bewegingsvergelijkingen. U kunt de versnelling, beginsnelheid (v0) en verstreken tijd van een deeltje en moeten oplossen voor de eindsnelheid (vf). Een verscheidenheid aan andere permutaties die van toepassing zijn op talloze real-world scenario's zijn mogelijk. Deze concepten verschijnen in vier essentiële vergelijkingen:
1. x=v_0t+\frac{1}{2} op ^2\\2. v_f^2=v_0^2+2ax\\3. v_f=v_0+at\\4. x=\frac{v_0+v_f}{2}t
Deze vergelijkingen zijn nuttig bij het berekenen van de snelheid (equivalent aan snelheid voor huidige doeleinden) van een deeltje bewegen met constante versnelling op het moment dat het een onverzettelijk object raakt, zoals de grond of een vaste stof muur. Met andere woorden, u kunt ze gebruiken om de impactsnelheid te berekenen, of in termen van de bovenstaande variabelen, vf.
Stap 1: Beoordeel uw variabelen
Als uw probleem betrekking heeft op een voorwerp dat onder invloed van de zwaartekracht uit rust valt, dan is v
0 = 0 en a = 9,8 m/s2 en je hoeft alleen de tijd t of de afgelegde afstand x te weten om verder te gaan (zie stap 2). Als u daarentegen de waarde van de versnelling a kunt krijgen voor een auto die horizontaal rijdt over a gegeven afstand x of voor een bepaalde tijd t, waarbij je een tussenprobleem moet oplossen voordat je v. bepaaltf (zie stap 3).Stap 2: Een vallend voorwerp
Als je weet dat een voorwerp dat van een dak is gevallen, al 3,7 seconden valt, hoe snel gaat het dan?
Uit vergelijking 3 hierboven weet je dat:
v_f=0+(9.8)(3.7)=36.26\text{ m/s}
Als je de tijd niet krijgt, maar weet dat het object 80 meter (ongeveer 260 voet of 25 verdiepingen) is gevallen, zou je in plaats daarvan vergelijking 2 gebruiken:
v_f^2=0+2(9.8)(80)=1568\\v_f=\sqrt{1568}=39.6\text{ m/s}
U bent klaar!
Stap 3: Een snel rijdende auto
Stel dat u weet dat een auto die vanuit stilstand is gestart, 400 meter lang accelereert met 5,0 m/s (ongeveer een kwart mijl) voordat u door een groot stuk papier rijdt dat is opgezet voor een feest Scherm. Uit vergelijking 1 hierboven:
400=0+\frac{1}{2}(5)t^2=2.5t^2\\160=t^2\\t=12.65\text{ seconden}
Vanaf hier kun je vergelijking 3 gebruiken om v. te vindenf:
v_f=0+(5)(12.65)=63.25\tekst{ m/s}
Tip
Gebruik altijd eerst een vergelijking waarvoor er slechts één onbekende is, wat niet noodzakelijkerwijs een is die de variabele van uiteindelijk belang bevat.