Când proiectilele se mișcă în lume așa cum o cunoaștem, ele se deplasează prin spațiul tridimensional, între pete care pot fi descrise în termeni de coordonate într-un (X, y, z) sistem. Când oamenii studiază aceste proiectile în mișcare, fie că sunt obiecte într-un concurs sportiv, cum ar fi mingi de baseball sau militare de mai multe miliarde de dolari aeronave, vor să știe cum anumite detalii izolate despre calea obiectului prin spațiu, nu întreaga poveste din fiecare literal unghi deodată.
Fizicienii studiază pozițiile particulelor, schimbarea acestor poziții în timp (adică viteza) și modul în care această schimbare de poziție se schimbă în timp (adică accelerația). Uneori, viteza verticală este elementul de interes special.
Bazele mișcării proiectilului
Cele mai multe probleme din fizica introductivă sunt tratate ca având componente orizontale și verticale, reprezentate deXșiyrespectiv. A treia dimensiune a „profunzimii” este rezervată cursurilor avansate.
Având în vedere acest lucru, mișcarea oricărui proiectil poate fi descrisă în funcție de poziția sa (
X, ysau ambele), viteza (v) și accelerația (Asaug, accelerația datorată gravitației), totul în ceea ce privește timpul (t), indicat prin indicii. De exemplu,vy (4) reprezintă viteza verticală (adică îny-direcție) la timpt= 4 secunde după ce particula începe să se miște. La fel, un indice de 0 înseamnăt= 0 și vă arată poziția inițială sau viteza proiectilului.În mod obișnuit, trebuie doar să faceți referire la corecția sau la ecuația sau ecuația dintre ecuațiile clasice ale mișcării proiectilului Newton:
v_ {0x} = v_x \\ x = x_0 + v_xt
(Cele două expresii de mai sus sunt doar pentru mișcare orizontală).
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)
- Viteza vs. Viteză:Rețineți că viteza este pur și simplu un număr care nu ține cont de direcția unei particule, în timp ce viteza este mai specifică și includeXșiyinformație.
Ecuație de viteză verticală: mișcare de proiectil
Ce formulă de viteză verticală selectați din lista de mai sus atunci când încercați să determinați viteza verticală (reprezentată devy0, care este viteza la timpt= 0 sauvy, viteza verticală la un timp nespecificatt) va depinde de tipul de informații care vi se oferă la începutul problemei.
De exemplu, dacă vi se dăy0 șiy(modificarea totală a poziției verticale întret= 0 și timpul de interes), puteți utiliza a patra ecuație din lista de mai sus pentru a găsiv0y, viteza verticală inițială. Dacă vi se acordă în schimb timpul scurs pentru un obiect în cădere liberă, puteți calcula atât cât a căzut cât și viteza sa verticală în acel moment folosind alte ecuații.
- Rețineți că, în toate aceste probleme, efectele reale ale rezistenței aerului sunt ignorate.
- Obiectele în cădere liberă au o valoare negativă pentruv, deoarece „descendent” este negativy-direcţie.
Mișcare într-un cerc vertical
Imaginați-vă că vă mișcați un yo-yo sau alt obiect mic pe un șir într-un cerc în fața dvs., cu cercul trasat de obiect exact perpendicular pe podea. Observați că obiectul încetinește când a ajuns chiar în vârful leagănului, dar păstrați viteza obiectului suficient de mare pentru a menține tensiunea în șir.
După cum probabil ați ghicit, există o ecuație fizică care descrie acest tip de mișcare circulară verticală. În acest gen decentripetmișcare (circulară), accelerația necesară pentru a menține șirul întins estev2/ r, Undeveste viteza centripetă șireste lungimea șirului dintre mână în obiect.
Rezolvarea pentru viteza verticală minimă în partea de sus a șirului (undeAtrebuie să fie egală sau mai mare decâtg) dăvy = (gr)1/2, ceea ce înseamnă că viteza nu depinde deloc de masa obiectului și doar de lungimea șirului
Calculator de viteză verticală
Puteți profita de o varietate de calculatoare online pentru a vă ajuta să rezolvați probleme de fizică care se ocupă într-un fel cu un componentă verticală a deplasării și, prin urmare, au un proiectil cu viteză verticală pe care ați putea dori să-l găsiți la timp oferitt. Un exemplu de astfel de site web este furnizat în Resurse.