Številne formule in enačbe v fiziki vključujejo izračun začetne in končne hitrosti. Razlika med začetno in končno hitrostjo v enačbah za ohranitev giba ali enačb gibanja vam pove hitrost predmeta pred in po tem, ko se kaj zgodi. To je lahko sila, ki deluje na predmet, trk ali karkoli, kar bi lahko spremenilo njegovo pot in gibanje.
Za izračun končne hitrosti za objekt z enakomernim pospeškom lahko uporabite ustrezno enačbo gibanja. Te enačbe uporabljajo kombinacije razdalje, začetne hitrosti, končne hitrosti, pospeška in časa, da jih povežejo med seboj.
Končna formula hitrosti
Na primer končna hitrost (vf ) formula, ki uporablja začetno hitrost (vjaz), pospešek (a) in čas (t) je:
v_f = v_i + aΔt.
Za dano začetno hitrost predmeta lahko pospešek zaradi sile pomnožite s časom uporabe sile in jo dodate začetni hitrosti, da dobite končno hitrost. "Delta" Δ pred t pomeni, da gre za časovno spremembo, ki jo lahko zapišemo kot tf- tjaz.
To je idealno za žogo, ki zaradi gravitacije pada proti tlom. V tem primeru bi bil pospešek zaradi gravitacijske sile konstanta gravitacijskega pospeška
g = 9,8 m / s2. Ta konstanta pospeška vam pove, kako hitro pospeši kateri koli predmet, ko ga spustite na Zemljo, ne glede na maso predmeta.Če spustite žogo z določene višine in izračunate, kako dolgo traja, da žoga doseže tla, lahko hitrost določite tik preden zadene v tla kot končno. Začetna hitrost bi bila 0, če bi žogo spustili brez zunanje sile. Z zgornjo enačbo lahko določite končno hitrost vf.
Alternativne enačbe kalkulatorja končne hitrosti
Ostale kinematične enačbe lahko uporabite, kot je primerno, v kateri koli situaciji delate. Če bi vedeli razdaljo, ki jo je prepotoval predmet (Δ_x_), skupaj z začetno hitrostjo in časom, potrebnim za prehod te razdalje, bi lahko izračunali končno hitrost z enačbo:
v_f = \ frac {2Δx} {t} - v_i
V teh izračunih uporabite pravilne enote.
Kotalni valj
Za valj, ki se valja po nagnjeni ravnini ali hribu, lahko končno hitrost izračunate s formulo za ohranjanje energije. Ta formula narekuje, da če se jeklenka začne mirovati, mora biti energija, ki jo ima v začetnem položaju, enaka njegovi energiji po kotaljenju po določeni razdalji.
V začetnem položaju valj nima kinetične energije, ker se ne premika. Namesto tega je vsa njegova energija potencialna energija, kar pomeni, da jo lahko zapišemo kot E = mgh z mašo m, gravitacijska konstanta g = 9,8 m / s2 in višino h. Po tem, ko se je valja valjala navzdol, je njena energija vsota translacijske kinetične in rotacijske kinetične energije. To vam omogoča:
E = \ frac {1} {2} mv ^ 2 + \ frac {1} {2} Iω ^ 2
za hitrost v, rotacijska vztrajnost jaz in kotna hitrost "omega" ω.
Vrtilna vztrajnost jaz kajti valj je jaz = gospod2/ 2. Po zakonu ohranjanja energije lahko začetno potencialno energijo jeklenke nastavite na vsoto obeh kinetičnih energij. Reševanje za v, dobite
v = \ sqrt {\ frac {4} {3} gh}
Ta formula za končno hitrost ni odvisna od teže ali mase valja. Če ste za različne cilindrične predmete poznali težo formule valja v kg (tehnično masa) bi lahko primerjali različne mase in ugotovili, da so njihove končne hitrosti enake, ker se masa izloča iz izraza nad.