W świecie fizyki prędkość (v), położenie (x), przyspieszenie (a) i czas (t) są czterema kluczowymi składnikami rozwiązywania równań ruchu. Możesz uzyskać przyspieszenie, prędkość początkową (v0) i upływu czasu cząstki i trzeba obliczyć prędkość końcową (vfa). Możliwych jest wiele innych permutacji mających zastosowanie w niezliczonych rzeczywistych scenariuszach. Pojęcia te pojawiają się w czterech podstawowych równaniach:
1. x=v_0t+\frac{1}{2} w^2\\2. v_f^2=v_0^2+2ax\\3. v_f=v_0+o\\4. x=\frac{v_0+v_f}{2}t
Te równania są przydatne przy obliczaniu prędkości (odpowiednik prędkości dla obecnych celów) cząstki porusza się ze stałym przyspieszeniem w momencie, gdy uderza w nieustępliwy obiekt, taki jak ziemia lub ciało stałe Ściana. Innymi słowy, możesz ich użyć do obliczenia prędkości uderzenia lub w kategoriach powyższych zmiennych, vfa.
Krok 1: Oceń swoje zmienne
Jeśli twój problem dotyczy przedmiotu spadającego z miejsca pod wpływem grawitacji, to v0 = 0 i a = 9,8 m/s2 i musisz tylko znać czas t lub odległość przebytą x, aby kontynuować (patrz krok 2). Jeśli z drugiej strony można otrzymać wartość przyspieszenia a dla samochodu jadącego poziomo nad a podana odległość x lub przez zadany czas t, wymagając rozwiązania pośredniego zadania przed wyznaczeniem v
Krok 2: Spadający przedmiot
Jeśli wiesz, że obiekt upuszczony z dachu spadał przez 3,7 sekundy, jak szybko się to dzieje?
Z równania 3 powyżej wiesz, że:
v_f=0+(9.8)(3.7)=36,26\text{ m/s}
Jeśli nie masz czasu, ale wiesz, że obiekt spadł 80 metrów (około 260 stóp lub 25 pięter), zamiast tego użyjesz równania 2:
v_f^2=0+2(9.8)(80)=1568\\v_f=\sqrt{1568}=39,6\text{ m/s}
Jesteś skończony!
Krok 3: Pędzący samochód
Powiedzmy, że wiesz, że samochód, który wystartował z postoju, przyspieszał z prędkością 5,0 m/s na 400 metrów (około ćwierć mili) przed przejechaniem przez dużą kartkę papieru przygotowaną na uroczystość pokaz. Z równania 1 powyżej:
400=0+\frac{1}{2}(5)t^2=2,5t^2\\160=t^2\\t=12,65\text{ sekund}
Stąd możesz użyć równania 3, aby znaleźć vfa:
v_f=0+(5)(12,65)=63,25\text{ m/s}
Wskazówka
Zawsze używaj najpierw równania, dla którego istnieje tylko jedna niewiadoma, która niekoniecznie zawiera zmienną o najwyższym znaczeniu.