Hız, hız ve ivmeyi hesaplamayı içeren problemler fizikte yaygın olarak görülür. Çoğu zaman bu problemler, trenlerin, uçakların ve otomobillerin bağıl hareketlerinin hesaplanmasını gerektirir. Bu denklemler, ses ve ışık hızları, gezegen nesnelerinin hızı ve roketlerin ivmesi gibi daha karmaşık problemlere de uygulanabilir.
Hız Formülü
Hız, belirli bir süre boyunca kat edilen mesafeyi ifade eder. Hız için yaygın olarak kullanılan formül, anlık hız yerine ortalama hızı hesaplar. Ortalama hız hesaplaması, tüm yolculuğun ortalama hızını gösterir, ancak anlık hız, yolculuğun herhangi bir anındaki hızı gösterir. Bir aracın hız göstergesi anlık hızı gösterir.
Ortalama hız, genellikle d olarak kısaltılan kat edilen toplam mesafenin, bu mesafeyi kat etmek için gereken toplam süreye bölünmesiyle bulunur ve genellikle t olarak kısaltılır. Yani, bir araba 3 saatte toplam 150 millik bir mesafe kat ederse, ortalama hız 150 mil bölü 3 saate eşittir, saatte ortalama 50 mil hıza eşittir:
\frac{150}{3}=50
Anlık hız aslında hız bölümünde tartışılacak olan bir hız hesabıdır.
Hız birimleri zaman içinde uzunluk veya mesafeyi gösterir. Saatte mil (mi/sa veya mil), saatte kilometre (km/sa veya kph), saniyede fit (ft/s veya ft/sn) ve saniyede metre (m/s) tümü hızı gösterir.
Hız Formülü
Hız bir vektör değeridir, yani hızın yönü de içerdiği anlamına gelir. Hız, katedilen mesafenin seyahat süresine (hız) ve seyahat yönüne eşittir. Örneğin, San Francisco'dan doğuya doğru 1500 kilometre yol alan bir trenin hızı 12 saat içinde 1500 km bölü 12 saat doğuya veya 125 km/s doğuya eşit olacaktır.
Arabanın hızı sorununa geri dönersek, aynı noktadan hareket eden ve aynı ortalama hızda saatte 50 mil hızla hareket eden iki araba düşünün. Bir araba kuzeye, diğeri batıya giderse, arabalar aynı yere gitmez. Kuzeye giden arabanın hızı kuzeyde 50 mil olacak ve batıya giden arabanın hızı 50 mil batı olacaktır. Hızları aynı olmasına rağmen hızları farklıdır.
Anlık hızın, tamamen doğru olması, değerlendirmek için hesabı gerektirir, çünkü "anlık" yaklaşmak, zamanın sıfıra indirilmesini gerektirir. Bununla birlikte, anlık hız (v) denklemi kullanılarak bir yaklaşım yapılabilir.ben) mesafedeki değişime (Δd) bölü zamandaki değişime (Δt) eşittir veya:
v_i=\frac{\Delta d}{\Delta t}
Zaman değişimini çok kısa bir zaman dilimi olarak ayarlayarak, neredeyse anlık bir hız hesaplanabilir. Delta için Yunan sembolü, bir üçgen (Δ), değişim anlamına gelir.
Örneğin hareket halindeki bir tren saat 05:00'te 55 km doğuya gitmiş ve 6:00'da 65 km doğuya ulaşmışsa, mesafe değişimi 10 km doğu olup, zaman değişimi 1 saattir. Bu değerleri formüle eklemek şunları verir:
v_i=\frac{10}{1}=10
veya 10 km/saat doğu (bir tren için kuşkusuz yavaş bir hız). Anlık hız 10 km/s doğu olacak ve motorun hız göstergesinde 10 km/s olarak okunacaktır. Tabii ki, bir saat "anlık" değildir, ancak bir örnek teşkil eder.
Bunun yerine bir bilim insanının bir cismin konum değişimini (Δd) 2 saniyelik bir zaman aralığında (Δt) 8 metre olarak ölçtüğünü varsayalım. Formülü kullanarak, hesaplamaya dayalı olarak anlık hız 4 metre/saniyeye (m/sn) eşittir:
v_i=\frac{8}{2}=4
Bir vektör miktarı olarak, anlık hız bir yön içermelidir. Ancak birçok problem, nesnenin bu kısa zaman aralığında aynı yönde hareket etmeye devam ettiğini varsayar. Nesnenin yönlülüğü daha sonra yok sayılır, bu da bu değerin neden genellikle anlık hız olarak adlandırıldığını açıklar.
Hızlanma Denklemi
Hızlanmanın formülü nedir? Araştırma, görünüşte farklı iki denklem gösteriyor. Newton'un ikinci yasasından bir formül, kuvvet (F) eşittir kütle (m) çarpı ivme (a) denklemindeki kuvvet, kütle ve ivme ile ilgilidir ve F = ma olarak yazılır. Başka bir formül olan ivme (a), hızdaki değişimin (Δv) zamandaki değişime (Δt) bölünmesine eşittir, zaman içinde hızdaki değişim oranını hesaplar. Bu formül yazılabilir:
a=\frac{\Delta v}{\Delta t}
Hız, hem hızı hem de yönü içerdiğinden, ivmedeki değişiklikler hızdaki veya yöndeki veya her ikisindeki değişikliklerden kaynaklanabilir. Bilimde, ivme birimleri genellikle metre/saniye (m/s/s) veya metre/saniye kare (m/s) olacaktır.2).
Bu iki denklem birbiriyle çelişmez. Birincisi kuvvet, kütle ve ivme ilişkisini gösterir. İkincisi, bir süre boyunca hızdaki değişime dayalı olarak ivmeyi hesaplar.
Bilim adamları ve mühendisler, artan hıza pozitif ivme ve azalan hıza negatif ivme olarak atıfta bulunur. Ancak çoğu insan, negatif hızlanma yerine yavaşlama terimini kullanır.
Yerçekimi ivmesi
Dünya yüzeyinin yakınında yerçekimi ivmesi sabittir: a = -9,8 m/s2 (metre bölü saniye veya metre bölü saniye kare). Galileo'nun önerdiği gibi, farklı kütlelere sahip nesneler yerçekiminden aynı ivmeyi yaşar ve aynı hızda düşer.
Çevrimiçi Hesap Makineleri
Verileri çevrimiçi bir hız hesaplayıcıya girerek hızlanma hesaplanabilir. Hız, ivme ve kuvvet denklemini hesaplamak için çevrimiçi hesaplayıcılar kullanılabilir. Hızlanma ve mesafe hesaplayıcı kullanmak, hız ve zamanı da bilmeyi gerektirir.
Uyarılar
Ödevi tamamlamak için çevrimiçi bir hesap makinesi kullanmak öğretmen için kabul edilebilir olmayabilir. Ancak, ödevinizi tekrar kontrol etmek için bunları kullanmak, bu hesap makinelerinin etik bir kullanımı olarak kabul edilebilir. Öğretmenle kontrol edin.