РЕЛАТИВНА БРЗИНА: КОНЦЕПТ, ПРИМЕРИ, ВЕЖБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Релативна брзина објекта је онај који се мери у односу на дату посматрача, пошто други посматрач може добити другачији мерење. Брзина увек зависи од посматрача који је мери.

Стога ће брзина објекта коју мери одређена особа бити релативна брзина у односу на њу. Други посматрач може добити различиту вредност за брзину, чак и ако се ради о истом објекту.

Слика 1. Схема која представља тачку П у покрету, гледану из референтних система А и Б. Извор: сопствена разрада.

Пошто два посматрача А и Б која се крећу један у односу на други могу имати различита мерења трећег покретног објекта П, потребно је тражити однос између положаја и брзина П које виде А и Б.

На слици 1 приказана су два посматрача А и Б са њиховим референтним системима из којих мере положај и брзину објекта П.

Сваки посматрач А и Б мери положај и брзину објекта П у датом тренутку т. У класичној (или галилејској) релативности време за посматрача А је исто као и за посматрач Б, без обзира на њихове релативне брзине.

Овај чланак говори о класичној релативности која важи и применљива је на већину свакодневних ситуација у којима објекти имају брже светлости од светлости.

Означићемо положај посматрача Б у односу на А као р _БА . Пошто је положај векторска количина, користимо је подебљано да бисмо је назначили. Положај објекта П у односу на А означен је као р _ПА, а истог објекта П у односу на Б р _ПБ .

Однос између релативних положаја и брзина

Постоји векторски однос између ове три позиције који се може закључити из приказа на слици 1:

р _ПА = р _ПБ + р _БА

Ако узмемо деривацију претходног израза у односу на време т, добићемо однос између релативних брзина сваког посматрача:

В _ПА = В _ПБ + В _БА

У претходном изразу имамо релативну брзину П у односу на А као функцију релативне брзине П у односу на Б и релативне брзине Б у односу на А.

Слично томе, релативна брзина П у односу на Б може се записати као функција релативне брзине П у односу на А и релативне брзине А у односу на Б.

В _ПБ = В _ПА + В _АБ

Треба напоменути да је релативна брзина А у односу на Б једнака и супротна брзини Б у односу на А:

В _АБ = - В _БА

Овако то дете види из аутомобила у покрету

Аутомобил иде правим путем који иде од запада ка истоку, брзином од 80 км / х, док у супротном смеру (и из друге траке) долази мотоциклист брзином 100 км / х.

На задњем седишту аутомобила је дете које жели да спозна релативну брзину мотоцикла која му се приближава. Да би сазнао одговор, дете ће применити односе које је управо прочитао у претходном одељку, идентификујући сваки координатни систем на следећи начин:

-А је координатни систем посматрача на путу и ​​брзине сваког возила су мерене у односу на њега.

-Б је аутомобил, а П је мотоцикл.

Ако желите израчунати брзину мотоцикла П у односу на аутомобил Б, примијенит ће се сљедећи однос:

В _ПБ = В _ПА + В _АБ = В _ПА - В _БА

Узимајући позитиван правац запад-исток имамо:

В _ПБ = (-100 км / х - 80 км / х) и = -180 км / х и

Овај се резултат тумачи на следећи начин: мотоцикл се креће у односу на аутомобил брзином од 180 км / х и у правцу - и - односно од истока ка западу.

Релативна брзина између мотоцикла и аутомобила

Мотоцикл и аутомобил су се прекрижили, пратећи своју траку. Дијете на задњем сједишту аутомобила види како се мотоцикл одмиче и сада жели знати колико се брзо удаљава од њега, претпостављајући да и мотоцикл и аутомобил одржавају исте брзине као прије пријеласка.

Да би знао одговор, дете примењује исти однос који је раније коришћен:

В _ПБ = В _ПА + В _АБ = В _ПА - В _БА

В _ПБ = -100 км / х и - 80 км / х и = -180 км / х и

И сада се бицикл удаљава од аутомобила истом релативном брзином којом се приближавао пре него што су прешли.

Враћа се исти мотоцикл из другог дела, одржавајући исту брзину од 100 км / х, али мењајући смер. Другим речима, и аутомобил (који се наставља брзином од 80 км / х) и мотоцикл се крећу у позитивном правцу исток-запад.

У одређеном тренутку мотоцикл прође аутомобил, а дете на задњем седишту аутомобила жели да спозна релативну брзину мотоцикла у односу на њега када види да пролази поред њега.

Да би добило одговор, дете поново примењује односе релативног кретања:

В _ПБ = В _ПА + В _АБ = В _ПА - В _БА

В _ПБ = +100 км / х и - 80 км / х и = 20 км / х и

Дијете са стражњег сједишта проматра мотоцикл који претеће аутомобил брзином од 20 км / х.

-Вежба решена

Вежба 1

Моторни брод прелази ријеку широку 600 м и тече од сјевера према југу. Брзина реке је 3 м / с. Брзина брода у односу на ријечну воду је 4 м / с на истоку.

(и) Пронађите брзину пловила у односу на обалу ријеке.

(ии) Наведите брзину и смер пловила у односу на копно.

(иии) Израчунајте време преласка.

(ив) Колико ће се померити на југ од почетне тачке.

Решење

Слика 2. Брод прелазећи реку (Вежба 1). Извор: селф маде.

Постоје два референтна система: солидарни референтни систем на обали реке који ћемо назвати 1 и референтни систем 2, који је посматрач који плива речном водом. Предмет проучавања је брод Б.

Брзина брода у односу на ријеку пише се у векторском облику на сљедећи начин:

В Б2 = 4 и м / с

Брзина посматрача 2 (сплав на реци) у односу на посматрача 1 (на копну):

В 21 = -3 ј м / с

Желимо пронаћи брзину пловила у односу на копно В Б1 .

В Б1 = В Б2 + В 21

Одговор и

В Б1 = (4 и - 3 ј ) м / с

Брзина пловила ће бити модул претходне брзине:

- В Б1 - = (42 + (-3) 2) ½ = 5 м / с

Одговор ии

А адреса ће бити:

θ = арцтан (-¾) = -36,87º

Одговор иии

Вријеме преласка брода је однос ширине ријеке према к компоненти брзине брода у односу на копно.

т = (600 м) / (4 м / с) = 150 с

Одговор ив

Да бисте израчунали плов који је брод имао на југу, помножите и компоненту брзине брода у односу на копно према времену преласка:

д = -3 ј м / с * 150 с = -450 ј м

Помак према југу у односу на почетну тачку износи 450м.

Референце

1. Гианцоли, Д. Физика. Принципи са апликацијама. 6. издање Прентице Халл. 80-90
2. Ресницк, Р. (1999). Физички. Свезак 1. Треће издање на шпанском језику. Мексико. Цомпаниа редакција Цонтинентал СА де ЦВ 100-120.
3. Серваи, Р., Јеветт, Ј. (2008). Физика за науку и инжењерство. Том 1. 7тх. Едитион. Мексико. Повежите уреднике учења. 95-100.
4. Википедиа. Релативна брзина. Опоравак од: википедиа.цом
5. Википедиа. Метода релативне брзине. Опоравак од: википедиа.цом