Multe formule și ecuații din fizică implică calcularea vitezei inițiale și finale. Diferența dintre viteza inițială și cea finală în ecuațiile pentru conservarea impulsului sau ecuațiile mișcării vă indică viteza unui obiect înainte și după ce se întâmplă ceva. Aceasta ar putea fi o forță aplicată obiectului, o coliziune sau orice altceva care i-ar putea schimba traiectoria și mișcarea.
Pentru a calcula viteza finală pentru un obiect aflat în accelerație uniformă, puteți utiliza ecuația de mișcare corespunzătoare. Aceste ecuații folosesc combinații de distanță, viteză inițială, viteză finală, accelerație și timp pentru a le raporta între ele.
Formula vitezei finale
De exemplu, viteza finală (vf ) formula care utilizează viteza inițială (veu), accelerare (A) si timpul (t) este:
v_f = v_i + aΔt.
Pentru o anumită viteză inițială a unui obiect, puteți înmulți accelerația datorată unei forțe cu momentul aplicării forței și adăugați-o la viteza inițială pentru a obține viteza finală. "Delta" Δ din fața t înseamnă că este o schimbare de timp care poate fi scrisă ca tf- teu.
Acest lucru este ideal pentru o minge care cade spre sol din cauza gravitației. În acest exemplu, accelerația datorată forței de greutate ar fi constanta de accelerație gravitațională g = 9,8 m / s2. Această constantă de accelerație vă spune cât de rapid accelerează orice obiect când îl lăsați pe Pământ, indiferent de masa obiectului.
Dacă aruncați o bilă de la o înălțime dată și calculați cât durează bila pentru a ajunge la sol, atunci puteți determina viteza chiar înainte ca aceasta să lovească solul ca viteză finală. Viteza inițială ar fi 0 dacă aruncați mingea fără vreo forță externă. Folosind ecuația de mai sus, puteți determina viteza finală vf.
Ecuații alternative ale calculatorului de viteză finală
Puteți utiliza celelalte ecuații cinematice, după caz, în funcție de situația cu care lucrați. Dacă știați distanța parcursă de un obiect (Δ_x_), împreună cu viteza inițială și timpul necesar parcurgerii acelei distanțe, puteți calcula viteza finală folosind ecuația:
v_f = \ frac {2Δx} {t} - v_i
Asigurați-vă că utilizați unitățile corecte în aceste calcule.
Un cilindru rulant
Pentru un cilindru care se rostogolește pe un plan înclinat sau pe un deal, puteți calcula viteza finală utilizând formula pentru conservarea energiei. Această formulă dictează faptul că, dacă cilindrul pornește din repaus, energia pe care o are la poziția sa inițială ar trebui să fie egală cu energia sa, după ce a rulat pe o anumită distanță.
La poziția sa inițială, cilindrul nu are energie cinetică, deoarece nu se mișcă. În schimb, toată energia sa este energie potențială, ceea ce înseamnă că energia sa poate fi scrisă ca E = mgh cu o masă m, constanta gravitationala g = 9,8 m / s2 și înălțime h. După ce cilindrul s-a rostogolit pe o distanță, energia sa este suma energiei sale cinetice de translație și a energiei cinetice de rotație. Acest lucru vă oferă:
E = \ frac {1} {2} mv ^ 2 + \ frac {1} {2} Iω ^ 2
pentru viteza v, inerție de rotație Eu și viteza unghiulară "omega" ω.
Inerția de rotație Eu căci un cilindru este Eu = Domnul2/ 2. Conform legii conservării energiei, puteți seta energia potențială inițială a cilindrului egală cu suma celor două energii cinetice. Rezolvarea pentru v, obțineți
v = \ sqrt {\ frac {4} {3} gh}
Această formulă pentru viteza finală nu depinde de greutatea sau masa cilindrului. Dacă știați greutatea formulei cilindrului în kg (tehnic, masa) pentru diferite obiecte cilindrice, voi ar putea compara diferite mase și a găsi viteza lor finală este aceeași, deoarece masa se anulează din expresie de mai sus.