Вертикална ударац је покрет који се одвија под дејством пољем, обично то гравитације, а може бити горе или на доле. Познато је и по имену вертикалног лансирања.
Најнепосреднији пример је бацање (или доле, ако желите) лоптице руком, наравно, пазећи да то урадите у вертикалном смеру. Не узимајући у обзир отпор ваздуха, кретање које лопта прати савршено је у складу са моделом једнообразно променљивог правца (МРУВ).
Слика 1. Бацање лопте вертикално према горе добар је пример вертикалног бацања. Извор: Пекелс.
Вертикални снимак је покрет који се широко проучава у уводним курсевима физике, јер је узорак покрета у једној димензији, врло једноставан и користан модел.
Овај модел се не може користити само за проучавање кинематике објеката под деловањем гравитације, већ и, као што ћемо видети касније, описује кретање честица у средини једноличног електричног поља.
Формуле и једначине
Прво што вам треба је систем координата да бисте означили порекло и обележили га словом, што је у случају вертикалних покрета слово "и".
Затим је одабран позитивни правац + и, који је генерално према горе, а –и правац се обично креће према доле (види слику 2). Све то, осим ако решитељ проблема не одлучи другачије, јер је друга опција да се смер кретања сматра позитивним, ма какав био.
Слика 2. Уобичајена конвенција о знаку у вертикалном гађању. Извор: Ф. Запата.
У сваком случају, препоручљиво је да се поклапају порекло са становишта покретања и или , јер ово поједностављује једначине, иако било који жељени положај може се узети да почне проучавање кретања.
Вертикалне једначине бацања
Једном када су успостављени координатни систем и порекло, прелазимо на једначине. Величине које описују покрет су:
-Инцијална брзина в о
-Убрзање до
-Спеед в
-Инитиални положај к о
-Позија к
-Разлагање Д к
- Вријеме т
Све осим времена вектори су, али пошто је то једнодимензионално кретање са одређеним смером, оно што је тада важно јесте да користите знакове + или - да бисте назначили где се дотична величина креће. У случају вертикалног просипа, гравитација увек иде према доле и, ако није другачије одређено, додељује јој се знак -.
Следе једнаџбе прилагођене вертикалном нацрту, замењујући "к" за "и" и "а" за "г". Поред тога, знак (-) који одговара гравитацији усмерен према доле биће укључен одједном:
1) Позиција : и = и о + в о .т - ½ гт 2
2) Брзина : в = в о - гт
3) Брзина као функција помака Δ и : в 2 = в о 2 - 2.г. Δ и
Примери
Испод су примери примене за вертикално снимање. У његовој резолуцији мора се узети у обзир следеће:
- "г" има константну вредност која у просеку износи 9,8 м / с 2 или приближно 10 м / с 2, ако се преферира да би се олакшало израчунавање када није потребна превелика прецизност.
-Када је о 0, ове једнаџбе се своде на оне слободног пада.
-Ако је лансирање горе, објект треба да има почетну брзину која му омогућава кретање. Једном када се покреће, објект достиже максималну висину која ће зависити од велике почетне брзине. Наравно, што је већа надморска висина, више времена ће мобилни проводити у ваздуху.
-Објекат се враћа на почетну тачку истом брзином којом је бачен, али брзина је усмерена наниже.
-За вертикално лансирање према доле, већа је почетна брзина, пре ће објекат погодити тло. Овде се пређена удаљеност поставља према висини одабраној за лансирање.
-У вертикалном снимку према горе, време потребно да мобилни достигне максималну висину израчунава се тако да се в = 0 у једначини 2) претходног одељка израчуна. Ово је максимално време т мак :
-Максимална висина и мак се бришу из једнаџбе 3) претходног одељка тако што се поставља в = 0:
Ако је и о = 0, смањује се на:
Примјер рада 1
Кугла са в о = 14 м / с бачена је вертикално према горе са врха зграде високе 18 м. Лопту је дозвољено да настави низ тротоар. Израчунајте:
а) Максимална висина коју је лопта достигла у односу на земљу.
б) Време које је било у ваздуху (време лета).
Слика 3. Лопта је бачена вертикално према горе са крова зграде. Извор: Ф. Запата.
Решење
На слици се приказују покрети подизања и спуштања лоптице одвојено ради јасноће, али оба се јављају дуж исте линије. Почетни положај заузима се при и = 0, тако да је крајњи положај и = - 18 м.
а) Максимална висина измерена са крова зграде је и мак = в или 2 / 2г, а из извода се очитава да је почетна брзина +14 м / с, а затим:
Замјена:
То је једначина другог степена која се лако решава уз помоћ научног калкулатора или помоћу решитеља. Решења су: 3,82 и -0,96. Негативно решење се одбацује, јер, пошто је време, недостаје му физичког смисла.
Време лета лопте је 3.82 секунде.
Пример 2
Позитивно наелектрисана честица са к = +1,2 милицоуломба (мЦ) и масом м = 2,3 к 10 -10 Кг пројицира се вертикално према горе, почевши од положаја приказаног на слици и са почетном брзином в о = 30 км / с.
Између напуњених плоча налази се једнолично електрично поље Е , усмерено вертикално доле и магнитуде 780 Н / Ц. Ако је удаљеност између плоча 18 цм, хоће ли се честица сударати с горњом плочом? Занемарите гравитациону привлачност на честици, јер је изузетно лагана.
Слика 4. Позитивно наелектрисана честица креће се на начин сличан кугли баченом окомито према горе, када је уроњена у електрично поље на слици. Извор: модификовао Ф. Запата из Викимедиа Цоммонс.
Решење
У овом проблему је електрично поље Е оно које ствара силу Ф и посљедично убрзање. Будући да је честица позитивно наелектрисана, увек је привлачена на доњу плочу, међутим, када се пројицира окомито према горе, достићи ће максималну висину, а затим се вратити на доњу плочу, баш као што је кугла у претходним примерима.
По дефиницији електричног поља:
Морате да користите ову еквивалентност пре замене вредности:
Дакле, убрзање је:
За максималну висину користи се формула из претходног одељка, али уместо да се користи „г“, користи се та вредност убрзања:
и мак = против ор 2 / 2а = (30.000 м / с) 2 /2 к 4.07 к 10 9 м / с 2 = 0.11 м = 11 цм
Не судара се с горњом плочом, јер је то 18 цм од почетне тачке, а честица досеже само 11 цм.
Референце
- Киркпатрицк, Л. 2007. Физика: поглед на свет. 6 та Уређивање скраћено. Ценгаге Леарнинг. 23 - 27.
- Рек, А. 2011. Основе физике. Пеарсон. 33 - 36
- Сеарс, Земански. 2016. Универзитетска физика са савременом физиком. 14 -ог . Ед. Свезак 1. 50 - 53.
- Серваи, Р., Вулле, Ц. 2011. Основе физике. 9 на ед. Ценгаге Леарнинг. 43 - 55.
- Вилсон, Ј. 2011. Физика 10. Пеарсон Едуцатион. 133-149.