Kiedy pociski poruszają się w znanym nam świecie, poruszają się w przestrzeni trójwymiarowej, pomiędzy punktami, które można opisać za pomocą współrzędnych w (x, tak, z). Kiedy ludzie badają te poruszające się pociski, czy to przedmioty w zawodach sportowych, takich jak baseball lub wielomiliardowe wojsko samolotem, chcą wiedzieć, jak pewne odosobnione szczegóły dotyczące drogi tego obiektu w przestrzeni, a nie całą historię z każdego dosłowu kąt na raz.
Fizycy badają pozycje cząstek, zmiany tych pozycji w czasie (tj. prędkość) oraz to, jak sama zmiana pozycji zmienia się w czasie (tj. przyspieszenie). Czasami przedmiotem szczególnego zainteresowania jest prędkość pionowa.
Podstawy ruchu pocisku
Większość problemów w fizyce wstępnej traktuje się jako mające składowe poziome i pionowe, reprezentowane przezxitakodpowiednio. Trzeci wymiar „głębokości” zarezerwowany jest dla kursów zaawansowanych.
Mając to na uwadze, ruch dowolnego pocisku można opisać w kategoriach jego położenia (x, tak
lub jedno i drugie), prędkość (v) i przyspieszenie (zalubsol, przyspieszenie ziemskie), wszystko w odniesieniu do czasu (t), wskazane przez indeksy dolne. Na przykład,vr (4) reprezentuje prędkość pionową (tj. wtak-kierunek) w czasiet= 4 sekundy po rozpoczęciu ruchu cząstki. Podobnie indeks dolny równy 0 oznaczat= 0 i informuje o początkowej pozycji lub prędkości pocisku.Zwykle wystarczy odwołać się do poprawnego lub równania lub równania spośród klasycznych równań ruchu pocisku Newtona:
v_{0x}= v_x \\ x = x_0+ v_xt
(Powyższe dwa wyrażenia dotyczą tylko ruchu poziomego).
y = y_0 + \frac{1}{2}(v_{0y}+ v_y) t
v_y= v_{0y} − gt
y = y_0+ v_{0y}t − \frac{1}{2}gt
v_y^2 = v_{0y}^2 + 2g (y − y_0)
- Szybkość kontra Prędkość:Zauważ, że prędkość jest po prostu liczbą, która nie uwzględnia kierunku cząstki, podczas gdy prędkość jest bardziej konkretna i zawieraxitakInformacja.
Równanie prędkości pionowej: ruch pocisku
Który wzór na prędkość pionową wybrać z powyższej listy, próbując określić prędkość pionową (reprezentowaną przezvy0, czyli prędkość w czasiet= 0, lubvtak, prędkość pionowa w nieokreślonym czasiet) będzie zależeć od rodzaju informacji podanych na początku problemu.
Na przykład, jeśli otrzymasztak0 itak(całkowita zmiana pozycji pionowej międzyt= 0 i czas zainteresowania), możesz użyć czwartego równania z powyższej listy, aby znaleźćv0y, początkowa prędkość pionowa. Jeśli zamiast tego otrzymasz czas, jaki upłynął dla obiektu spadającego swobodnie, możesz obliczyć zarówno odległość, jaka spadła, jak i jego prędkość pionową w tym czasie, korzystając z innych równań.
- Zauważ, że we wszystkich tych problemach ignorowane są rzeczywiste efekty oporu powietrza.
- Obiekty spadające swobodnie mają wartość ujemną dlav, ponieważ „w dół” jest negatywemtak-kierunek.
Ruch po okręgu pionowym
Wyobraź sobie, jak kołyszesz się jojo lub innym małym przedmiotem na sznurku w okręgu przed tobą, z okręgiem wyznaczonym przez przedmiot dokładnie prostopadle do podłogi. Zauważasz, że obiekt zwalnia, gdy osiągnął szczyt huśtawki, ale utrzymujesz prędkość obiektu na tyle wysoką, aby utrzymać napięcie w strunie.
Jak można się domyślić, istnieje równanie fizyczne opisujące ten rodzaj pionowego ruchu kołowego. W tego rodzajudośrodkowyruch (okrężny), przyspieszenie potrzebne do utrzymania napięcia struny wynosiv2/ r, gdzievto prędkość dośrodkowa irto długość sznurka między twoją ręką w obiekcie.
Obliczanie minimalnej prędkości pionowej na szczycie struny (gdziezamusi być równy lub większy niżsol) dajevtak = (gr)1/2, co oznacza, że prędkość w ogóle nie zależy od masy obiektu, a jedynie od długości sznurka
Kalkulator prędkości pionowej
Możesz skorzystać z różnych kalkulatorów online, które pomogą Ci rozwiązać problemy fizyczne, które w jakiś sposób radzą sobie z: pionową składową przemieszczenia, a zatem mieć pocisk o pionowej prędkości, który możesz chcieć znaleźć w a dany czast. Przykład takiej strony internetowej znajduje się w Zasobie.