Σχέσεις για ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση

Όταν ένα σώμα κινείται σε επίπεδο ή ευθεία γραμμή, τρία χαρακτηριστικά – απόσταση, ταχύτητα και επιτάχυνση – χρησιμοποιούνται για να χαρακτηριστεί η κίνησή του. Ο όρος «απόσταση» ή «μετατόπιση» είναι αυτονόητος. Ο ρυθμός αλλαγής θέσης αντιπροσωπεύεται από την ταχύτητα, ενώ ο ρυθμός αλλαγής της ταχύτητας αντιπροσωπεύεται από την επιτάχυνση.

Η μετατόπιση, η ταχύτητα και η επιτάχυνση αυτών των τριών είναι διανυσματικά μεγέθη. Υπάρχουν δύο τύποι επιτάχυνσης, δηλαδή, ομοιόμορφη και ανομοιόμορφη. Η τιμή και η κατεύθυνση μιας ομογενούς επιτάχυνσης είναι και οι δύο σταθερές. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις εξισώσεις κίνησης που εξηγούν την κίνηση ενός αντικειμένου υπό ομοιόμορφη επιτάχυνση.

Ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση

Κάποιος μπορεί να πει ότι ο ορισμός της ομοιόμορφης επιταχυνόμενης κίνησης αναφέρεται στην επιτάχυνση ενός αντικειμένου που παραμένει σταθερή ανεξάρτητα από το πέρασμα του χρόνου, για λόγους απλότητας.

Επιτάχυνση

Επιτάχυνση είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια αλλαγή στην ταχύτητα ενός αντικειμένου. Στην καθημερινότητά μας, ακούμε τον όρο «επιτάχυνση». Μερικά παραδείγματα επιτάχυνσης είναι κάθε όχημα που σταματάει τελείως σε ένα σήμα, η τροχιά του φεγγαριού γύρω από τη Γη ή ένα αντικείμενο που πέφτει από μεγάλη απόσταση. Ως αποτέλεσμα, μπορούμε να πούμε ότι η επιτάχυνση συμβαίνει κάθε φορά που αλλάζει η κατεύθυνση κίνησης ή η ταχύτητα ενός αντικειμένου.

Ας υποθέσουμε ότι βρίσκεστε πίσω από το τιμόνι ενός μηχανοκίνητου οχήματος. Το αυτοκίνητο επιταχύνει όταν πατηθεί το πεντάλ του γκαζιού. Τελικά, μπορούμε να δούμε ότι η ταχύτητα έχει αυξηθεί σε υψηλότερη (τελική) ταχύτητα από την αρχική ταχύτητα.

Η επιτάχυνση περιγράφεται από τον τύπο:

δa =δv/δt …… (i)

Ή, a =Δv/t (ii)

Η εξίσωση (i) αντιπροσωπεύει την τιμή της στιγμιαίας επιτάχυνσης, ενώ η εξίσωση (ii) είναι για τη μέση επιτάχυνση. Η μονάδα επιτάχυνσης SI είναι ms-2.

Ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση

Η κίνηση στην οποία η επιτάχυνση δεν μεταβάλλεται με το χρόνο ονομάζεται ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση. Ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας παραμένει σταθερός σε τέτοιες καταστάσεις. Το γεγονός ότι η επιτάχυνση είναι διανυσματικό μέγεθος σημαίνει ότι ακόμη και η κατεύθυνση της κίνησης παραμένει σταθερή παρουσία σταθερής επιτάχυνσης. Οι διανυσματικές σημειώσεις μπορούν να εξαλειφθούν δεδομένου ότι το σώμα ταξιδεύει σε μία μόνο κατεύθυνση με σταθερό επίπεδο επιτάχυνσης.

Για παράδειγμα:

• Μια μπάλα που κυλάει κάτω από ένα λόφο

• Άτομο που πηδά από αεροπλάνο

• Ένα ποδήλατο που έχει επιβραδύνει την εφαρμογή των φρένων σας

• Μια μπάλα έπεσε από τα σκαλοπάτια μιας σκάλας

• Ένα παιχνίδι μπιμπερό που ξέφυγε από το κάτω μέρος μιας μπανιέρας

Σημείωση:Να θυμάστε ότι, λόγω της παρεμβολής της βαρύτητας και της τριβής, αυτές οι περιπτώσεις ομοιόμορφης επιτάχυνσης δεν διατηρούν την πλήρη ομοιογένεια της επιτάχυνσης. Αν και αυτό είναι αλήθεια, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες καταστάσεις στις οποίες θα συνέβαινε ομοιόμορφη επιταχυνόμενη κίνηση, ακόμη και αν η βαρυτική δύναμη και η τριβή υποτίθεται ότι είναι μηδενικά.

Εξισώσεις ομοιόμορφης επιταχυνόμενης κίνησης

Όταν έχουμε να κάνουμε με κίνηση κατά μήκος μιας ευθείας με σταθερή επιτάχυνση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τρεις εξισώσεις κίνησης για τον προσδιορισμό μιας από τις άγνωστες παραμέτρους.

Αυτά είναι τα εξής:

v=u + στο

s =ut +( ½) στο ²

v² =u² + 2 ως

όπου,

Το v υποδηλώνει την τελική ταχύτητα του σωματιδίου

u υποδηλώνει την αρχική ταχύτητα του σωματιδίου

Το s υποδηλώνει τη μετατόπιση του σωματιδίου

a υποδηλώνει την επιτάχυνση του σωματιδίου

Το t υποδηλώνει το χρονικό διάστημα κατά το οποίο εξετάζεται η κίνηση του σωματιδίου

Οι μέθοδοι για την εξαγωγή εξισώσεων κίνησης περιλαμβάνουν μια απλή αλγεβρική τεχνική, μια γραφική μέθοδο και μια μέθοδο λογισμού.

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι η σύμβαση του σημείου πρέπει να τηρείται κατά τη χρήση αυτών των εξισώσεων.

Μία από τις πιο κοινές περιπτώσεις ομοιόμορφα επιταχυνόμενης κίνησης είναι η κίνηση σωμάτων σε ελεύθερη πτώση. Η μόνη επιτάχυνση που λειτουργεί στο σώμα είναι η επιτάχυνση g (επιτάχυνση λόγω βαρύτητας).

Ας θεωρήσουμε την κατακόρυφα ανοδική κατεύθυνση θετική. Η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας (g) θα είναι αρνητική καθώς είναι προς τα κάτω αντί για κάθετα προς τα πάνω.

Συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο, μάθαμε τις βασικές κινηματικές εξισώσεις, ηρεμία, κίνηση, σημειακά αντικείμενα, καρτεσιανές συντεταγμένες και πολλά άλλα. Ωστόσο, αυτό βασίζεται αποκλειστικά στη γραμμική κίνηση, όπου το σώμα ταξιδεύει ευθεία κατά μήκος μιας γραμμής. Αυτές οι εξισώσεις θα αλλάξουν αυτόματα όταν λάβουμε υπόψη τις καμπυλόγραμμες κινήσεις ή τις περιστροφικές κινήσεις. Επίσης, η συμπεριφορά οποιουδήποτε σώματος που βασίζεται στην κινηματική μπορεί να γίνει κατανοητή καλά μέσα από αριθμητικά παραδείγματα. Βοηθά στην εύκολη εφαρμογή των κινηματικών τύπων.