- nét đặc trưng
- Khoảng cách đi từ đồ thị v vs. t
- Công thức và phương trình
- Bài tập đã giải
- -Bài tập 1 đã giải
- Giải pháp
- Phương trình chuyển động của đồng xu:
- Phương trình chuyển động của âm thanh:
- -Bài tập 2 đã giải
- Giải pháp
- Các ứng dụng
- Người giới thiệu
Các thống nhất tăng tốc chuyển động thẳng là điều mà đi trên một đường thẳng và trong đó di chuyển vật thể tăng hoặc giảm tốc độ của nó với một tốc độ không đổi. Tốc độ này là độ lớn mô tả tốc độ thay đổi tốc độ và được gọi là gia tốc.
Trong trường hợp chuyển động thẳng biến đổi đều hoặc có gia tốc đều (MRUV), gia tốc không đổi chịu trách nhiệm thay đổi độ lớn của vận tốc. Trong các dạng chuyển động khác, gia tốc cũng có khả năng thay đổi hướng và cảm giác tốc độ, hoặc thậm chí chỉ thay đổi hướng, như trong chuyển động tròn đều.
Hình 1. Các chuyển động có gia tốc là thường xuyên nhất. Nguồn: Pixabay.
Vì gia tốc biểu thị sự thay đổi của vận tốc theo thời gian, đơn vị của nó trong Hệ thống quốc tế là m / s 2 (mét trên giây bình phương). Giống như tốc độ, gia tốc có thể được gán một dấu dương hoặc âm, tùy thuộc vào tốc độ tăng hay giảm.
Gia tốc có giá trị +3 m / s 2 nghĩa là cứ trôi qua thì tốc độ của vật chuyển động tăng thêm 3 m / s. Nếu lúc đầu chuyển động (lúc t = 0) vận tốc của vật là +1 m / s thì sau một giây vận tốc là 4 m / s và sau 2 giây vận tốc là 7 m / s.
Trong chuyển động thẳng nghiêng biến đổi đồng đều, các biến thể về tốc độ mà các đối tượng chuyển động trải qua hàng ngày được tính đến. Nó là một mô hình thực tế hơn so với chuyển động thẳng đều. Mặc dù vậy, nó vẫn còn khá nhiều hạn chế, vì nó hạn chế điện thoại di động chỉ di chuyển trên một đường thẳng.
nét đặc trưng
Đây là những đặc điểm chính của chuyển động thẳng đều gia tốc đều:
-Chuyển động luôn chạy trên một đường thẳng.
-Gia tốc của vật di động không đổi, cả về độ lớn lẫn phương và giác.
-Tốc độ di động tăng (hoặc giảm) tuyến tính.
-Vì gia tốc a không đổi tại thời điểm t nên đồ thị độ lớn của nó dưới dạng hàm số theo thời gian là một đường thẳng. Trong ví dụ minh họa ở Hình 2, đường kẻ có màu xanh lam và giá trị gia tốc được đọc trên trục tung, xấp xỉ +0,68 m / s 2 .
Hình 2. Đồ thị của gia tốc so với thời gian của một chuyển động thẳng biến đổi đều. Nguồn: Wikimedia Commons.
- Đồ thị của vận tốc v đối với t là một đường thẳng (màu xanh ở hình 3), có hệ số góc bằng gia tốc của vật chuyển động. Trong ví dụ, độ dốc là dương.
Hình 3. Đồ thị vận tốc so với thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều. Nguồn: Wikimedia Commons.
- Hình cắt với trục tung cho biết vận tốc ban đầu, trong trường hợp này là 0,4 m / s.
-Cuối cùng, đồ thị của vị trí x so với thời gian là đường cong màu đỏ trong hình 4 luôn là một parabol.
Hình 4. Đồ thị của vị trí so với thời gian của một chuyển động thẳng biến đổi đều. Nguồn: sửa đổi từ Wikimedia Commons.
Khoảng cách đi từ đồ thị v vs. t
Bằng cách có đồ thị v vs. t, tính toán quãng đường di động là rất dễ dàng. Quãng đường đi được bằng diện tích dưới dây nằm trong khoảng thời gian mong muốn.
Trong ví dụ được hiển thị, giả sử rằng bạn muốn biết khoảng cách mà điện thoại di động đã di chuyển trong khoảng thời gian từ 0 đến 1 giây. Sử dụng biểu đồ này, xem Hình 5.
Hình 5. Đồ thị tính quãng đường di động đi được. Nguồn: sửa đổi từ Wikimedia Commons.
Khoảng cách cần tìm về mặt số tương đương với diện tích hình thang được tô bóng trong hình 3. Diện tích hình thang được cho bởi: (cơ sở chính + cơ sở phụ) x chiều cao / 2
Cũng có thể chia vùng tô bóng thành hình tam giác và hình chữ nhật, tính các vùng tương ứng và cộng chúng lại. Quãng đường đi được là dương, cho dù hạt đang đi sang phải hay sang trái.
Công thức và phương trình
Cả gia tốc trung bình và gia tốc tức thời đều có cùng giá trị trong MRUV, do đó:
-Gia tốc: a = hằng số
Khi gia tốc bằng 0, chuyển động là thẳng đều, vì tốc độ không đổi trong trường hợp này. Dấu của a có thể là dương hoặc âm.
Vì gia tốc là hệ số góc của đường thẳng v so với t nên phương trình v (t) là:
-Tốc độ như một hàm của thời gian: v (t) = v o + at
Trong đó v o là giá trị của vận tốc ban đầu của vật di động
-Vị trí dưới dạng hàm của thời gian: x (t) = x hoặc + v hoặc t + ½at 2
Khi không có thời gian mà thay vào đó là tốc độ và độ dịch chuyển, có một phương trình rất hữu ích thu được bằng cách giải thời gian của v (t) = v hoặc + at và thay nó vào phương trình cuối cùng. Nói về:
Bài tập đã giải
Khi giải một bài tập về động học, điều quan trọng là đảm bảo rằng tình huống được điều chỉnh phù hợp với mô hình sẽ sử dụng. Ví dụ, phương trình của chuyển động thẳng đều không có giá trị đối với chuyển động có gia tốc.
Và những chuyển động có gia tốc không hợp lệ đối với chuyển động dạng tròn hoặc dạng cong. Bài tập đầu tiên được giải dưới đây kết hợp hai điện thoại di động với các chuyển động khác nhau. Để giải một cách chính xác, cần phải đi đến mô hình vận động thích hợp.
-Bài tập 1 đã giải
Để tìm hiểu độ sâu của giếng, một đứa trẻ thả một đồng xu xuống và đồng thời kích hoạt bộ đếm thời gian của mình, đồng hồ này sẽ dừng lại ngay khi nghe thấy tiếng đồng xu chạm nước. Thời gian đọc là 2,5 giây. Biết tốc độ âm trong không khí là 340 m / s, hãy tính độ sâu của giếng.
Giải pháp
Gọi h là độ sâu của giếng. Đồng xu đi được quãng đường này trong trạng thái rơi tự do, chuyển động thẳng đứng biến đổi đều, với vận tốc ban đầu bằng 0, khi đồng xu được thả và gia tốc hướng xuống không đổi bằng 9,8 m / s 2 . Mất một thời gian t m trong việc này.
Khi đồng xu chạm nước, âm thanh do tiếng nhấp chuột gây ra sẽ truyền đến tai của đứa trẻ, trẻ sẽ dừng đồng hồ bấm giờ khi nghe thấy nó. Không có lý do gì để tin rằng tốc độ của âm thanh thay đổi khi nó dâng lên giếng, do đó chuyển động của âm thanh là tuyến tính đều. Âm thanh cần có thời gian t s để đến được với đứa trẻ.
Phương trình chuyển động của đồng xu:
Trong đó x và a của phương trình cho vị trí đã cho trong phần trước đã được thay thế bằng h và g.
Phương trình chuyển động của âm thanh:
Đây là phương trình quen thuộc khoảng cách = tốc độ x thời gian. Với hai phương trình này, chúng ta có ba ẩn số: h, tm và ts. Đối với những lần có một mối quan hệ, người ta biết rằng mọi thứ diễn ra trong 2,5 giây, do đó:
Lập phương trình cả hai phương trình:
Xóa một trong các lần và thay thế:
Đây là một phương trình bậc hai có hai nghiệm: 2.416 và -71.8. Giải pháp tích cực được chọn, là giải pháp có ý nghĩa, vì thời gian không thể tiêu cực và trong mọi trường hợp, nó phải dưới 2,5 giây. Đối với thời điểm này, nó có được bằng cách thay thế độ sâu của giếng:
-Bài tập 2 đã giải
Một ô tô đang đi với vận tốc 90 km / h đến một đường ngang có đèn tín hiệu giao thông. Khi đi được 70 m thì đèn vàng bật sáng trong 4 giây. Khoảng cách giữa đèn giao thông và góc tiếp theo là 50 m.
Người lái xe có hai lựa chọn sau: a) hãm phanh ở - 4 m / s 2 hoặc b) tăng tốc với vận tốc + 2 m / s 2 . Lựa chọn nào trong hai phương án cho phép người lái xe dừng hoặc băng qua toàn bộ đại lộ trước khi đèn đỏ?
Giải pháp
Vị trí xuất phát của người lái xe là x = 0 ngay khi anh ta thấy đèn vàng bật sáng. Điều quan trọng là phải chuyển đổi các đơn vị đúng: 90 km / h bằng 25 m / s.
Theo phương án a), trong 4 giây kể từ khi đèn vàng kéo dài, người lái xe đi:
Trong khi đèn vàng kéo dài, người lái xe đi như thế này:
x = 25,4 + ½.2,4 2 m = 116 m
Nhưng 116 m nhỏ hơn khoảng cách có sẵn để đến góc tiếp theo là 70 + 50 m = 120 m, vì vậy anh ta không thể băng qua toàn bộ đường trước khi đèn đỏ bật lên. Hành động được khuyến nghị là đạp phanh và tránh xa đèn giao thông 2 mét.
Các ứng dụng
Mọi người trải nghiệm những tác động của gia tốc hàng ngày: khi đi ô tô hoặc xe buýt, vì họ liên tục phải phanh và tăng tốc để thích ứng tốc độ với chướng ngại vật trên đường. Khả năng tăng tốc cũng được trải nghiệm khi lên hoặc xuống thang máy.
Công viên giải trí là nơi mọi người trả tiền để trải nghiệm hiệu ứng của tăng tốc và vui chơi.
Trong tự nhiên, chuyển động thẳng biến đổi đều được quan sát thấy khi một vật được thả rơi tự do, hoặc khi nó được ném thẳng đứng lên trên và chờ nó quay trở lại mặt đất. Nếu bỏ qua lực cản của không khí thì gia tốc của trọng trường là: 9,8 m / s2.
Người giới thiệu
- Bauer, W. 2011. Vật lý cho Kỹ thuật và Khoa học. Tập 1. Mc Graw Hill. 40-45.
- Figueroa, D. Loạt bài Vật lý dành cho Khoa học và Kỹ thuật. Tập 3. Phiên bản. Động học. 69-85.
- Giancoli, D. Vật lý: Nguyên tắc với ứng dụng. 6 ngày . Ed Prentice Hall. 19-36.
- Hewitt, Paul. 2012. Khoa học Vật lý Khái niệm. 5 ngày . Ed. Pearson. 14-18.
- Kirkpatrick, L. 2007. Vật lý: Cái nhìn về thế giới. 6 ta Viết tắt Chỉnh sửa. Học tập Cengage. 15-19.
- Wilson, J. 2011. Vật lý 10. Giáo dục Pearson. 116-119