No mundo da física, velocidade (v), posição (x), aceleração (a) e tempo (t) são os quatro ingredientes principais na resolução de equações de movimento. Você pode obter a aceleração, velocidade inicial (v0) e o tempo decorrido de uma partícula e tem que resolver para a velocidade final (vf). Uma variedade de outras permutações aplicáveis a incontáveis cenários do mundo real são possíveis. Esses conceitos aparecem em quatro equações essenciais:
1. x = v_0t + \ frac {1} {2} em ^ 2 \\ 2. v_f ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2ax \\ 3. v_f = v_0 + em \\ 4. x = \ frac {v_0 + v_f} {2} t
Essas equações são úteis no cálculo da velocidade (equivalente à velocidade para os propósitos atuais) de uma partícula movendo-se com aceleração constante no momento em que atinge um objeto inflexível, como o solo ou um sólido muro. Em outras palavras, você pode usá-los para calcular a velocidade de impacto, ou em termos das variáveis acima, vf.
Etapa 1: avalie suas variáveis
Se o seu problema envolve um objeto caindo do repouso sob a influência da gravidade, então v
0 = 0 e a = 9,8 m / s2 e você só precisa saber o tempo t ou a distância caída x para prosseguir (consulte a Etapa 2). Se, por outro lado, você pode obter o valor da aceleração a para um carro viajando horizontalmente sobre um dada distância x ou por um determinado tempo t, exigindo que você resolva um problema intermediário antes de determinar vf (consulte a Etapa 3).Etapa 2: um objeto em queda
Se você sabe que um objeto que caiu de um telhado está caindo por 3,7 segundos, quão rápido ele está?
Da equação 3 acima, você sabe que:
v_f = 0 + (9,8) (3,7) = 36,26 \ texto {m / s}
Se você não tiver tempo, mas souber que o objeto caiu 80 metros (cerca de 260 pés ou 25 andares), você usaria a equação 2 em vez disso:
v_f ^ 2 = 0 + 2 (9,8) (80) = 1568 \\ v_f = \ sqrt {1568} = 39,6 \ text {m / s}
Você Terminou!
Etapa 3: um carro em alta velocidade
Digamos que você saiba que um carro que partiu da paralisação está acelerando a 5,0 m / s por 400 metros (cerca de um quarto de milha) antes de dirigir através de um grande pedaço de papel montado para uma comemoração exibição. Da equação 1 acima:
400 = 0 + \ frac {1} {2} (5) t ^ 2 = 2,5t ^ 2 \\ 160 = t ^ 2 \\ t = 12,65 \ texto {segundos}
A partir daqui, você pode usar a equação 3 para encontrar vf:
v_f = 0 + (5) (12,65) = 63,25 \ texto {m / s}
Dica
Sempre use primeiro uma equação para a qual haja apenas uma incógnita, que não seja necessariamente aquela que contenha a variável de interesse final.