VIENINGAS TIESINIS JUDĖJIMAS: CHARAKTERISTIKOS, FORMULĖS, PRATIMAI - FIZINIS - 2025

Vienodas slenkamuoju arba pastovus greitis yra ta, kurioje dalelių juda tiesia linija ir su pastoviu greičiu. Tokiu būdu mobilusis nuvažiuoja vienodus atstumus per vienodą laiką. Pavyzdžiui, jei per 1 sekundę nuvažiuosite 2 metrus, po 2 sekundžių turėsite nuvažiavę 4 metrus ir panašiai.

Norint tiksliai apibūdinti judesį, nesvarbu, ar jis tolygus tiesiaeigis, ar bet kuris kitas, būtina nustatyti atskaitos tašką, dar vadinamą ištaka, kurio atžvilgiu mobilusis keičia padėtį.

1 pav. Automobilis, važiuojantis tiesiu keliu pastoviu greičiu, turi tolygų tiesinį judesį. Šaltinis: „Pixabay“.

Jei judesys vyksta tiesia linija, taip pat įdomu žinoti, kuria kryptimi judės mobilusis telefonas.

Horizontalioje linijoje gali būti, kad mobilusis eina į dešinę arba į kairę. Skirtumas tarp šių dviejų situacijų yra padarytas ženklais, įprasta tvarka yra tokia: į dešinę aš seku (+) ir į kairę aš pasirašau (-).

Kai greitis yra pastovus, mobilusis nekeičia savo krypties ar prasmės, be to, jo greitis nekinta.

charakteristikos

Pagrindinės vienodo tiesinio judesio (MRU) charakteristikos yra šios:

- Judėjimas visada eina tiesia linija.

-Mobilusis su MRU nuvažiuoja vienodus atstumus arba tarpus per vienodą laiką.

- Greitis išlieka nepakitęs tiek pagal dydį, tiek pagal kryptį ir prasmę.

- MRU trūksta pagreičio (greitis nekinta).

- Kadangi greitis v išlieka pastovus laiko momentu t, jo dydžio kaip laiko funkcijos grafikas yra tiesė. 2 paveiksle pateiktame pavyzdyje linija yra žalios spalvos, o greičio vertė rodoma vertikalioje ašyje, maždaug +0,68 m / s.

2 pav. MRU greičio ir laiko grafikas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

-X padėties grafikas laiko atžvilgiu yra tiesė, kurios nuolydis yra lygus mobiliojo telefono greičiui. Jei grafiko linija x vs t yra horizontali, mobilusis ramybės būsenoje, jei nuolydis teigiamas (3 paveikslo grafikas), greitis taip pat teigiamas.

3 pav. Mobiliojo telefono, turinčio MRU, padėties kaip laiko funkcijos, grafiko, grafikas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Nuvažiuotas atstumas nuo v vs grafiko. t

Žinokite mobiliojo telefono nuvažiuotą atstumą, kai yra grafikas „v vs.“ t yra labai paprasta. Nuvažiuotas atstumas yra lygus plotui po linija ir per norimą laiko intervalą.

Tarkime, kad norite sužinoti atstumą, kurį 2 paveikslo mobilusis telefonas nuvažiavo nuo 0,5 iki 1,5 sekundės.

Šis plotas yra nuspalvinto stačiakampio plotas, pateiktas 4 paveiksle. Jis apskaičiuojamas nustatant rezultatą, padaugintą iš stačiakampio pagrindo iš jo aukščio, kurio vertės yra skaitomos diagramoje.

4 pav. Išperintas plotas lygus nuvažiuotam atstumui. Šaltinis: pakeista iš „Wikimedia Commons“.

Atstumas visada yra teigiamas dydis, nepriklausomai nuo to, ar jis eina į dešinę, ar į kairę.

Formulės ir lygtys

MRU vidutinis greitis ir momentinis greitis visada yra tie patys ir kadangi jų vertė yra tiesės grafiko x vs t nuolydis, atitinkamos lygtys kaip laiko funkcija yra šios:

-Pozicija kaip laiko funkcija: x (t) = x _o + vt

Kai v = 0, tai reiškia, kad mobilusis yra ramybėje. Poilsis yra ypatingas judėjimo atvejis.

- Pagreitis kaip laiko funkcija: a (t) = 0

Esant tolygiam tiesiniam judėjimui, greičio pokyčių nėra, todėl pagreitis lygus nuliui.

Išspręsta mankšta

Atlikdami pratimą įsitikinkite, kad situacija atitinka naudojamą modelį. Visų pirma, prieš naudojant MRU lygtis, būtina įsitikinti, kad jos yra tinkamos.

Šie išspręsti pratimai yra dviejų mobiliųjų telefonų problemos.

Išspręstas 1 pratimas

Du sportininkai artėja vienas prie kito pastoviu greičiu atitinkamai 4,50 m / s ir 3,5 m / s, iš pradžių juos skiria 100 metrų atstumas, kaip parodyta paveiksle.

Jei kiekvienas iš jų nekinta greičiu, raskite: a) Kiek laiko jiems prireikia susitikti? b) Kokia bus kiekvieno tuo metu padėtis?

5 pav. Du bėgikai juda pastoviu greičiu vienas kito link. Šaltinis: pačių sukurtas.

Sprendimas

Pirmas dalykas yra nurodyti koordinačių sistemos, kuri bus nuoroda, kilmę. Pasirinkimas priklauso nuo to, koks asmuo pasirenka problemą.

Paprastai x = 0 pasirenkamas dešinėje, mobiliųjų telefonų pradiniame taške, jis gali būti koridoriuje kairėje arba dešinėje, jį galima pasirinkti net abiejų viduryje.

a) Kairiajame bėgike ar bėgiklyje 1 pasirinksime x = 0, todėl pradinė jo padėtis yra x ₀₁ = 0, o 2 bėgikiui - x ₀₂ = 100 m. 1 bėgikas juda iš kairės į dešinę greičiu v ₁ = 4,50 m /, o 2 bėgikas juda iš dešinės į kairę greičiu –3,50 m / s.

Pirmojo bėgiko judesio lygtis

Antrojo bėgiko judesio lygtis

Kadangi laikas yra vienodas abiems t ₁ = t ₂ = t, kai jie susitiks, abiejų padėtis bus vienoda, todėl x ₁ = x ₂ . Atitikimas:

Tai pirmo laipsnio laiko lygtis, kurios sprendimas yra t = 12,5 s.

b) Abu bėgikai yra toje pačioje padėtyje, todėl tai nustatoma pakeičiant ankstesniame skyriuje gautą laiką bet kurioje iš padėties lygčių. Pavyzdžiui, mes galime naudoti 1 brokerio paslaugą:

Tas pats rezultatas gaunamas pakeičiant t = 12,5 s 2 bėgiko padėties lygtimi.

-Paspręstas 2 pratimas

Kiškis iššūkį vėžliui nubėgti 2,4 km atstumą ir būti sąžiningas suteikia jam pusvalandžio priekyje. Žaidime vėžlys pakyla 0,25 m / s greičiu, tai yra maksimalus, kurį jis gali paleisti. Po 30 minučių kiškis skrieja 2 m / s greičiu ir greitai susigaudo su vėžliu.

Tęsdama dar 15 minučių, ji mano, kad turi laiko atsigulti ir vis tiek laimėti lenktynes, tačiau užmiega 111 minučių. Atsibudęs jis bėga iš visų jėgų, tačiau vėžlys jau kirto finišo liniją. Rasti:

a) Su kokiu pranašumu vėžlys laimi?

b) Laikas, kurį kiškis aplenkia vėžlį

c) momentas, kai vėžlys aplenkia kiškį.

Sprendimas)

Varžybos prasideda nuo t = 0. Vėžlio padėtis: x _T = 0,25t

Kiškio judėjimą sudaro šios dalys:

- Pasinaudokite tuo pranašumu, kurį vėžlys davė: 0 <t <30 minučių:

-Rėkis pasivyti vėžlį ir, bėgant jam, šiek tiek bėgti; iš viso yra 15 minučių judesio.

-Miegok 111 minučių (pailsėk)

-Pusikelti per vėlai (paskutinis sprintas)

Bėgimo trukmė buvo: t = 2400 m / 0,25 m / s = 9600 s = 160 min. Nuo to laiko mes praleidžiame 111 minučių nuo miego ir 30 minučių į priekį, o tai sudaro 19 minučių (1140 sekundžių). Tai reiškia, kad bėgote 15 minučių prieš miegą ir 4 minutes po to, kai pabudote sprintui.

Tuo metu kiškis įveikė šį atstumą:

d _L = 2 m / s. (15. 60 s) + 2 m / s (4. 60 s) = 1800 m + 480 m = 2280 m.

Kadangi bendras atstumas buvo 2400 metrų, atėmus abi vertes paaiškėja, kad kiškis buvo pasiektas 120 metrų nuo tikslo.

Sprendimas b)

Kiškio padėtis prieš užmiegant yra x _L = 2 (t - 1800), atsižvelgiant į 30 minučių vėlavimą = 1800 sekundžių. Lyginant x _{T ir} x _L , randame laiką, kuriame jie yra:

C sprendimas

Tuo metu, kai kiškį aplenkė vėžlys, jis užmigo 1800 metrų nuo pradžios:

Programos

MRU yra paprasčiausias judesys, kokį tik galima įsivaizduoti, todėl jis pirmasis tiriamas kinematikos srityje, tačiau daugelį sudėtingų judesių galima apibūdinti kaip šio ir kitų paprastų judesių derinį.

Jei žmogus palieka savo namus ir važiuoja tol, kol pasiekia ilgą tiesią greitkelį, kuriuo jis ilgą laiką važiuoja tuo pačiu greičiu, jo judėjimą visame pasaulyje galima apibūdinti kaip MRU, nesigilinant į detales.

Žinoma, prieš įvažiuodamas ir išvažiuodamas iš greitkelio, žmogus turi keletą kartų apeiti, tačiau naudojant šį judėjimo modelį kelionės trukmė gali būti įvertinta žinant apytikslį atstumą tarp pradžios ir atvykimo taškų.

Gamtoje šviesa turi tolygų tiesinį judesį, kurio greitis yra 300 000 km / s. Panašiai galima daryti prielaidą, kad garso judesys ore yra tolygus tiesinis tiesė, kurio greitis yra 340 m / s daugeliu atvejų.

Analizuojant kitas problemas, pavyzdžiui, įkrovos nešiklių judėjimą laidininko viduje, MRU aproksimacija taip pat gali būti naudojama norint susidaryti vaizdą apie tai, kas vyksta laidininko viduje.

Nuorodos

1. Bauer, W. 2011. Fizika inžinerijai ir mokslams. 1 tomas. „Mc Graw Hill“ 40–45.
2. Figueroa, D. Mokslų ir inžinerijos fizikos serija. 3 tomas. Leidimas. Kinematika. 69–85.
3. Giancoli, D. Fizika: principai su taikymu. 6 ^-oji . Edas Prentice'o salė. 19-36.
4. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualus fizikos mokslas. 5 ^-oji . Ed Pearson. 14-18 val.
5. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: žvilgsnis į pasaulį. 6 ^ta Taisymas sutrumpintas. „Cengage“ mokymasis. 15–19.
6. Wilson, J. 2011. Fizika 10. Pearson Education. 116-119.