ПРАВОЛИНИЈСКО КРЕТАЊЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ И ПРИМЕРИ - ФИЗИЧКИ - 2025

Праволинијски покрет је она у којој су покрети дуж праве линије и стога се одвија у једној димензији, постоји такође добити назив димензиону кретање. Ова равна линија је пут или стаза коју прати покретни објект. Аутомобили који се крећу авенијом од слике 1 прате ову врсту кретања.

То је најједноставнији модел кретања који можете замислити. Свакодневни покрети људи, животиња и ствари често комбинују покрете у правој линији са покретима дуж кривина, али неки који су искључиво праволинијски често се примећују.

Слика 1. Аутомобили који се крећу низ праву авенију. Извор: Пикабаи.

Ево неколико добрих примера:

- Када трчите правокутном стазом од 200 метара.

- Вожња аутомобилом по равном путу.

- слободно спуштање предмета са одређене висине.

- Када се лопта баца окомито према горе.

Сада се циљ описивања покрета постиже специфицирањем карактеристика као што су:

- положај

- Премештај

- Брзина

- Убрзање

- Време.

Да би посматрач открио кретање неког објекта, мора имати референтну тачку (извор О) и успоставити одређени правац у коме се може кретати, а то може бити оса к, и-ос и било које друго.

Што се тиче објекта који се креће, он може имати бесконачан број облика. У том погледу нема ограничења, међутим, у свему што следи следи претпоставити ће се да је мобилни честица; објекта толико малог да његове димензије нису релевантне.

Зна се да то није случај са макроскопским објектима; међутим, то је модел са добрим резултатима у опису глобалног кретања објекта. На тај начин честица може бити аутомобил, планета, особа или било који други објекат који се креће.

Започет ћемо с проучавањем правоцртне кинематике опћим приступом кретању, а затим ће се проучавати одређени случајеви попут оних који су већ именовани.

Опште карактеристике правокутног кретања

Следећи опис је општи и применљив на било коју врсту једнодимензионалног покрета. Прво је изабрати референтни систем. Линија дуж које се кретање одвија биће оса к. Параметри покрета:

Положај

Слика 2. Положај мобилног телефона који се креће по оси к. Извор: Викимедиа Цоммонс (модификовао Ф. Запата).

То је вектор који иде од порекла до тачке у којој се објекат налази у датом тренутку. На слици 2, вектор к ₁ показује положај мобилни када је у координатном П ₁ и у тренутку т ₁ . Јединице вектора позиције у међународном систему су бројила.

премештај

Помак је вектор који указује на промјену положаја. На слици 3 аутомобил је отишао у положају П ₁ у положај П ₂ , дакле њена расељавање Δ к = к ₂ - к ₁ . Помјерање је одузимање два вектора, симболизира га грчким словом Δ („делта“), а заузврат је вектор. Његове јединице у Међународном систему су бројила.

Слика 3. Вектор истискивања. Извор: приредио Ф. Запата.

Вектори су у штампаном тексту означени масним словима. Али ако сте у истој димензији, ако желите, можете и без векторске нотације.

Пређена удаљеност

Удаљеност д коју путује објекат у покрету је апсолутна вредност вектора помака:

Будући да је апсолутна вредност, пређени пут је увек већи или једнак 0, а његове јединице су исте као и положај и помак. Запис апсолутне вредности може се обавити модуларним шипкама или једноставно уклањањем подебљаног типа у штампаном тексту.

Просечна брзина

Колико брзо се положај мења? Постоје спори и брзи мобители. Кључна је увек била брзина. Да бисмо анализирали овај фактор, положај к се анализира као функција времена т.

Средња брзина в _м (види слику 4) је нагиб секантне линије (фуксије) до кривуље к вс т и пружа глобалне информације о кретању мобилног у разматраном временском интервалу.

Слика 4. Просечна брзина и тренутна брзина. Извор: Викимедиа Цоммонс, модификовао Ф. Запата.

в _м = ( к ₂ - к ₁ ) / (т _{2 -} т ₁ ) = Δ к / Δ т

Просечна брзина је вектор чије су јединице у међународном систему мерачи / секунде (м / с).

Тренутна брзина

Просечна брзина израчунава се узимањем мерљивог временског интервала, али не извештава шта се дешава у том интервалу. Да бисте знали брзину у сваком датом тренутку, морате да направите временски интервал врло мали, математички еквивалентан извођењу:

Горе наведена једначина је дата за просечну брзину. На овај начин се добија тренутна брзина или једноставно брзина:

Геометријски, дериват положаја у односу на време је нагиб тангенцијалне линије према кривуљи к вс т у датој тачки. На слици 4 тачка је наранџаста, а тангенцијална линија зелена. Тренутна брзина у тој тачки је нагиб те линије.

Брзина

Брзина се дефинише као апсолутна вредност или модул брзине и увек је позитивна (знакови, путеви и аутопути су увек позитивни, никада негативни). Изрази "брзина" и "брзина" могу се свакодневно користити наизменично, али у физици је потребна разлика између вектора и скалара.

в = Ι в Ι = в

Просечно убрзање и тренутно убрзање

Брзина се може мијењати током кретања и од ње се заправо очекује. Постоји величина која квантификује ову промену: убрзање. Ако приметимо да је брзина промена положаја у односу на време, убрзање је промена брзине у односу на време.

Слика 5. Просечно убрзање и тренутно убрзање. Извор: Викимедиа Цоммонс, модификовао Ф. Запата.

Третман дат графикону к вс т у претходна два одељка може се проширити на одговарајући граф в вс т. Сходно томе, средње убрзање и тренутно убрзање су дефинисане као:

а _м = ( в ₂ - в ₁ ) / (т ₂ –т ₁ ) = Δ в / Δ т (Нагиб љубичасте линије)

Када је убрзање константно, просечно убрзање а _м је једнако тренутачном убрзању а и постоје две могућности:

- Да је убрзање једнако 0, у том случају је брзина константна и постоји Униформни праволинијски покрет или МРУ.

- константно убрзање различито од 0, при чему се брзина линеарно повећава или смањује (једнолико промењени правоугаони покрет или МРУВ):

Где в _ф и т _м су коначне брзине и време респективно, а против _и ит _о су почетна брзина и време. Ако је т _о = 0, решавајући за крајњу брзину, имамо већ познату једнаџбу за крајњу брзину:

Следеће једначине такође важе за ово кретање:

- Позиција као функција времена: к = к _о + в _о. т + ½ на ²

- брзина као функција положаја: в _ф ² = в _о ² + 2а.Δ к (са Δ к = к - к _о )

Хоризонтални покрети и вертикални покрети

Хоризонтални покрети су они који се одвијају дуж хоризонталне осе или осе, док вертикални покрети то раде дуж осе. Вертикални покрети под дејством гравитације су најчешћи и најзанимљивији.

У претходним једнаџбама узимамо а = г = 9,8 м / с ² усмерен вертикално према доле, правац који је готово увек изабран са негативним предзнаком.

На овај начин, в _ф = в _о + ат постаје в _ф = в _о - гт и ако је почетна брзина 0 јер је објект слободно пао, додатно се поједностављује на в _ф = - гт. Све док се отпор ваздуха не узме у обзир, наравно.

Примери рада

Пример 1

У тачки Избачено је мало паковање за кретање дуж транспортера са клизним точковима АБЦД приказаним на слици. Док се спушта нагнутим одсецима АБ и ЦД, пакет носи константно убрзање од 4,8 м / с ² , док у хоризонталном делу БЦ одржава константну брзину.

Слика 6. Пакет који се креће клизном стазом решеног примера 1. Извор: сопствена обрада.

Знајући да брзина којом пакет достиже Д износи 7,2 м / с, одредите:

а) Удаљеност између Ц и Д.

б) Вријеме потребно да пакет стигне до краја.

Решење

Кретање пакета се врши у три приказана правокутна одсека и за израчунавање захтеване брзине потребна је брзина у тачкама Б, Ц и Д. Анализирајмо сваки део одвојено:

Одељак АБ

Време потребно пакету да прође кроз део АБ је:

Одељак БЦ

Брзина у пресеку БЦ је константна, па је в _Б = в _Ц = 5,37 м / с. Време потребно да пакет пређе овај одељак је:

ЦД секција

Почетна брзина овог одељка је в _Ц = 5,37 м / с, коначна брзина је в _Д = 7,2 м / с, кроз в _Д ² = в _Ц ² + 2. а. д решава вредност д:

Време се израчунава као:

Одговори на постављена питања су:

а) д = 2,4 м

б) Време путовања је т _АБ + т _БЦ + т _ЦД = 1,19 с +0,56 с +0,38 с = 2,13 с.

Пример 2

Особа је испод водоравне капије која је у почетку отворена и висока 12 м. Особа вертикално баца предмет ка капији брзином од 15 м / с.

Познато је да се капија затвара 1,5 секунди након што је особа бацила предмет с висине од 2 метра. Отпор ваздуха се неће узимати у обзир. Одговорите на следећа питања оправдавајући:

а) Може ли предмет проћи кроз капију пре него што се затвори?

б) Хоће ли објекат икада ударити у затворену капију? Ако да, када се то догађа?

Слика 7. Предмет је бачен вертикално према горе (обрађен пример 2). Извор: селф маде.

Одговор на)

Између почетног положаја лопте и капије налази се 10 метара. То је вертикално нагоре, у којем се овај смер узима као позитиван.

Можете сазнати брзину потребну за постизање ове висине, с тим резултатом израчунава се време потребно за то и упореди са временом затварања капије, а то је 1,5 секунди:

Како је ово време мање од 1,5 секунде, закључује се да предмет може проћи кроз капију барем једном.

Одговор б)

Већ знамо да објект успева да прође кроз капију док се успиње, да видимо да ли му даје шансу да поново прође кад силази. Брзина, када достигне висину капије, има исту величину као када иде узбрдо, али у супротном смеру. Стога радимо са -5,39 м / с и време потребно за постизање ове ситуације је:

Пошто је капија отворена само 1,5 с, очигледно је да нема времена да прође поново пре него што се затвори, пошто је закључена да је затворена. Одговор је: предмет се судара са затвореним отвором 2,08 секунди након што је бачен, кад се већ спушта.

Референце

1. Фигуероа, Д. (2005). Серија: Физика за науку и инжењерство. Том 1. Кинематика. Уредио Доуглас Фигуероа (УСБ) .69-116.
2. Гианцоли, Д. Физика. (2006). Принципи са апликацијама. 6 ^-ог издање. Прентице Халл. 22-25.
3. Киркпатрицк, Л. 2007. Физика: поглед на свет. 6 ^та Уређивање скраћено. Ценгаге Леарнинг. 23 - 27.
4. Ресницк, Р. (1999). Физички. Свезак 1. Треће издање на шпанском језику. Мексико. Цомпаниа редакција Цонтинентал СА де ЦВ 21-22.
5. Рек, А. (2011). Основе физике. Пеарсон. 33 - 36
6. Сеарс, Земански. 2016. Универзитетска физика са савременом физиком. 14 ^-ог . Ед. Свезак 1. 50 - 53.
7. Серваи, Р., Јеветт, Ј. (2008). Физика за науку и инжењерство. Свезак 1. 7 ^ма . Едитион. Мексико. Повежите уреднике учења. 23-25.
8. Серваи, Р., Вулле, Ц. (2011). Основе физике. 9 ^на ед. Ценгаге Леарнинг. 43 - 55.
9. Вилсон, Ј. (2011). Физика 10. Пеарсоново образовање. 133-149.