Графикони кретања: положај, брзина и убрзање (са дијаграмом)

Графикони кретања, познати и као кинематичке криве, уобичајени су начин дијаграмирања кретања у физици. Три графа покрета која студент физике у средњој школи треба да зна су:

• Позиција вс. време (Иксвс.т​)
• Брзина вс. време (ввс.т​)
• Убрзање вс. време (авс.т​)

Сваки од ових графикона помаже да се исприча прича о кретању предмета. Штавише, када се положај, брзина и убрзање објекта прикажу у истом временском интервалу, облици сваког графикона се односе на специфичан и предвидљив начин.

Ос к на свим графиконима кретања увек је време, мерено у секундама. Оса је тако увек означенат(с).

Ос и на сваком графикону је означена позицијом у метримаИкс(м); брзина у метрима у секунди, означенав(Госпођа); или убрзање у метрима у секунди на квадрат, означеноа(Госпођа²)

• Пазите се ознаке оси положајаИкс(м) - „к“ означава померање, а не „к осу“!

Графикони кретања се често (мада сигурно не увек) скицирају без графиковања одређених тачака, уместо да приказују општи облик који описује релативно кретање објекта.

Положај објекта може бити позитиван или негативан, у зависности од референтног оквира. Шта год да приказује дијаграм, координатна раван мора да се подудара.

Размотрите пример детета које се вози бициклом дуж праве линије источно, а затим западно. Позовите исток позитивним смером, а запад негативним смером.

Ево графикона њене вожње:

•••Дана Цхен | Научити

Првих пет секунди њене вожње (одт= 0 дот= 5), кретала се константном брзином ка истоку. На то указује права, растућа линија у позитивном квадранту графикона позиција-време. Други начин да се о томе размишља је да је њен ставпозитивно повећавајући​​.​

У наредне три секунде (т= 5 дот= 8), зауставила се на паузи. Њен положај се не мења у овом временском периоду, назначен сталном хоризонталном линијом заглављеном на +10 м.

Коначно, девојка на бициклу у последњем делу вожње (т= 8 дот= 15) почиње да убрзава назад у правцу запада. То показује линија која није константна (закривљена) и води у негативни квадрант графикона. Нагиб линије се временом повећава,у негативном смеру, показујући да се њена брзина повећава како покрива више терена сваке секунде.

Имајте на уму да када пређе осу к, прошла је поред места одакле је кренула.

Графикони положаја и времена воде директно до графикона брзине и времена: Нагиб линије положаја и времена приказује брзину објекта у истом временском интервалу. Ово има смисла јер позиција вс. време је само још један начин казивања метара у секунди - дефиниција брзине.

У овом случају, једина разлика је у томе шта иде на и-оси.

Размислите о истој девојци на свом бициклу као у прошлом одељку. Првих пет секунди вожње прешла је 10 метара за пет секунди, односно 2 метра у секунди.

Да бисте тада приказали њену брзину у истом временском интервалу, пронађите 2 м / с на оси и и повуците равну линију у првих пет секунди. Запамтите, њена брзина се није променила, па је нагиб на овом графикону нула. (Што значи да би графиковање њеног убрзања у овом временском интервалу требало да буде још лакше - наставите да читате.)

•••Дана Цхен | Научити

Затим се наредне три секунде уопште није померала, па јој је брзина нагло пала на нулу. (Реално, да, мора да је успорила са 2 м / с на 0 м / с за више од тренутка. Али ради једноставности овде, узмите у обзир да се њена брзина тренутно променила.)

Наравно, ако је њена брзина нула, то значи да би требало да постојинема кривена графикону током тог временског интервала. Другим речима, крива је сада директно на врху к оси.

Коначно, девојчица је почела да убрзава, враћајући се кући. Овде графикон брзине постаје занимљив.

Под претпоставком да је ималаконстантно убрзање- то јест, сваке секунде повећавала је брзину за исти износ као и претходну - то значи да се њена брзина повећавала константном брзином. Заокрет у овом сценарију је и онапроменио правац​.

• Запамтите, негативна брзинане значи успоравање(то је негативно убрзање). Значи кретање у негативном смеру!

Све то значи графикон брзине и времена за последњи сегмент њене вожње (т= 8 дот= 15) треба да покаже аравна линија где њена брзина расте негативно​​.Другим речима, права линија која се креће од к осе ут= 8 секунди у дијагонали према доњем десном углу графикона.

Они су често незгодни за студенте; само запамтите значење убрзања:промена брзине​​.​

Запрвих осам секундињене вожње, девојчицинебрзина се није мењала. (Опет, занемарујући њен тренутни помак са 2 м / с на заустављени.)

То значипрвих осам секунди њено убрзање било је нула​.

Прављење графикона кретања за ово, где се сада приказује и-осаубрзањеу м / с², је зато прилично једноставно:

•••Дана Цхен | Научити

Сада, за последњи део њене вожње, подсетите се да је њена брзина билаповећавајући се константном брзином у негативном смеру. Од повећања брзинеје убрзање, графикон времена убрзања треба да има равну линију у негативном квадранту од осам секунди надаље.

У стварном свету убрзање често није константно. На графикону времена убрзања ово би изгледало као крива линија.

Израчунавање одговарајућих графика положаја и времена и брзине и времена које треба урадити с тим је обично изван опсега курса физике који се не заснива на рачуну. Од ученика се очекује да схвате да крива линија није константна и да графикон означава амењање убрзања​.

• Тестирајте се: Како бисте ревидирали сваки од претходних графикона (положај-време, брзина-време и време убрзања) како бисте реалније приказали девојчицин бицикл како успорава пре паузе? Покушајте пре читања!

Графикон за положај требало би да изгледа приближно слично ономе што је радио пре, али са заглађеним оштрим угловима. Исто би се догодило са графиконом брзине - груби углови се изравнавају. Али поред тога, тренутни скок на графикону брзине са 2 м / с на 0 м / с постаје глатка, коса линија са великим негативним нагибом уместо вертикалне линије.

На графикону убрзања, око пет секунди, стрма кривина би се спустила у негативни регион пре него што се врати на 0 да би указала на негативно убрзање потребно да се заустави. А скок који се догоди на ознаци од 8 секунди, уместо да је вертикалан, једноставно би се завио у линију са великим негативним нагибом која се затим глатко изравна на -0,5 м / с / с.