Ciri -ciri Pergerakan Rectilinear, Jenis dan Contoh

Dia Pergerakan Rectilineal Ia adalah salah satu di mana bergerak bergerak di sepanjang garis lurus dan oleh itu berlalu dalam dimensi, oleh itu juga menerima nama Pergerakan unidimensional. Garis lurus ini adalah trajektori atau jalan yang diikuti oleh objek yang bergerak. Kereta yang bergerak di sepanjang jalan Rajah 1 Ikuti jenis pergerakan ini.

Ini adalah model pergerakan yang paling mudah yang dapat dibayangkan. Pergerakan harian orang, haiwan dan benda sering menggabungkan pemindahan dalam garis lurus dengan pergerakan di sepanjang lengkung, tetapi beberapa sering memerhatikan beberapa yang secara eksklusif rectilineal.

Rajah 1. Kereta bergerak di sepanjang jalan rectilinear. Sumber: Pixabay.

Berikut adalah beberapa contoh yang baik:

- Semasa berjalan sepanjang trek rectilinear 200 -meter.

- Memandu kereta di jalan lurus.

- Menjatuhkan objek secara bebas dari ketinggian tertentu.

- Apabila bola dilemparkan secara menegak.

https: // giphy.com/gifs/j5xx3bynaqv06wtoxq

Sekarang, objektif menggambarkan pergerakan dicapai dengan menentukan ciri -ciri seperti:

- Kedudukan

- Pemindahan

- Kelajuan

- Pecutan

- Masa.

Agar pemerhati untuk mengesan pergerakan sesuatu objek, perlu mempunyai titik rujukan (asal o) dan telah menubuhkan alamat tertentu untuk bergerak, yang boleh menjadi paksi x, paksi dan atau yang lain.

Bagi objek yang bergerak, ini boleh mempunyai banyak cara. Tidak ada batasan dalam hal ini, namun dalam segala hal yang berikut, ia akan diandaikan bahawa mudah alih adalah zarah; objek yang sangat kecil sehingga dimensinya tidak relevan.

Adalah diketahui bahawa ini tidak berlaku untuk objek makroskopik; Walau bagaimanapun, ia adalah model yang mempunyai hasil yang baik dalam perihalan pergerakan global objek. Dengan cara ini, zarah boleh menjadi kereta, planet, orang atau objek lain yang bergerak.

Kami akan memulakan kajian kami tentang kinematik rectilinear dengan pendekatan umum terhadap pergerakan dan kemudian kes -kes tertentu akan dikaji seperti yang telah dilantik.

[TOC]

Ciri -ciri umum pergerakan rectilinear

Penerangan berikut adalah umum dan terpakai bagi mana -mana jenis pergerakan dimensi. Perkara pertama ialah memilih sistem rujukan. Garis di mana pergerakan berlaku akan menjadi paksi x. Parameter pergerakan:

Kedudukan

Rajah 2. Kedudukan mudah alih yang bergerak pada paksi x. Sumber: Wikimedia Commons (diubahsuai oleh F. Zapata).

Ia adalah vektor yang pergi dari asal ke titik di mana objek itu dalam segera diberikan. Dalam Rajah 2, vektor x₁ Menunjukkan kedudukan mudah alih ketika berada dalam koordinat P₁ dan tepat pada waktunya t₁. Unit vektor kedudukan dalam sistem antarabangsa adalah meter.

Pemindahan

Anjakan adalah vektor yang menunjukkan perubahan kedudukan. Dalam Rajah 3 kereta telah hilang dari kedudukan P₁ ke kedudukan P₂, Oleh itu anjakannya adalah δx = x₂ - x₁. Pemindahan adalah pengurangan dua vektor, ia dilambangkan dengan huruf Yunani δ ("delta") dan seterusnya vektor. Unitnya dalam sistem antarabangsa adalah meter.

Rajah 3. Anjakan vektor. Sumber: Disediakan oleh f. Zapata.

Vektor dilambangkan dengan berani dalam teks bercetak. Tetapi berada pada dimensi yang sama, jika dikehendaki anda boleh lakukan tanpa notasi vektor.

Boleh melayani anda: cabang fizik klasik dan moden

Jarak perjalanan

Jarak d Dikeluarkan oleh objek bergerak adalah nilai mutlak vektor anjakan:

D = ΙxΙ = δx

Menjadi nilai mutlak, jarak perjalanan selalu lebih besar daripada atau sama dengan 0 dan unitnya sama dengan kedudukan dan perpindahan. Notasi nilai mutlak boleh dilakukan dengan bar modul atau hanya mengeluarkan huruf berani dalam teks bercetak.

Kelajuan purata

Berapa pantas kedudukannya berubah? Terdapat telefon bimbit yang perlahan dan cepat. Kuncinya selalu menjadi kelajuan. Untuk menganalisis faktor ini kedudukan dianalisis x fungsi masa t.

Kelajuan purata v_m (Lihat Rajah 4) Ia adalah cerun garis pengeringan (fuchsia) ke lengkung x Vs t dan memberikan maklumat global mengenai anjakan mudah alih dalam selang masa yang dipertimbangkan.

Rajah 4. Kelajuan purata dan kelajuan serta -merta. Sumber: Wikimedia Commons, diubahsuai oleh F. Zapata.

v_m = (x₂ - x₁) / (t₂ -t₁) = Δx / Δt

Kelajuan purata adalah vektor yang unitnya dalam sistem antarabangsa meter /saat (Cik).

Kelajuan seketika

Kelajuan purata dikira dengan mengambil selang masa yang boleh diukur, tetapi tidak memaklumkan tentang apa yang berlaku dalam selang masa yang dikatakan. Untuk mengetahui kelajuan pada bila -bila masa, anda perlu membuat selang masa sangat kecil, secara matematik ia bersamaan dengan melakukan:

Δt → 0

Persamaan sebelum ini diberikan untuk kelajuan purata. Dengan cara ini kelajuan seketika atau kelajuan hanya diperoleh:

Secara geometri, terbitan kedudukan berkenaan dengan masa adalah cerun garis tangen ke lengkung x Vs t Pada titik tertentu. Dalam Rajah 4 Titiknya oren dan garis tangen berwarna hijau. Kelajuan seketika pada ketika ini adalah cerun garis itu.

Kelajuan

Kelajuan ditakrifkan sebagai modul nilai mutlak atau kelajuan dan sentiasa positif (isyarat, jalan dan lebuh raya sentiasa positif, tidak pernah negatif). Istilah "kelajuan" dan "kelajuan" boleh digunakan setiap hari, tetapi dalam fizik perbezaan antara vektor dan pendakian diperlukan.

v = ΙvΙ = v

Purata pecutan dan pecutan segera

Kelajuan boleh berubah dalam perjalanan pergerakan dan realitinya adalah bahawa ia dijangka melakukannya. Terdapat magnitud yang mengukur perubahan ini: pecutan. Jika kita perhatikan bahawa kelajuan adalah perubahan kedudukan berkenaan dengan masa, pecutan adalah perubahan kelajuan berkenaan dengan masa.

Rajah 5. Purata pecutan dan pecutan segera. Sumber: Wikimedia Commons, diubahsuai oleh F. Zapata.

Rawatan yang diberikan kepada graf x Vs t Daripada dua bahagian sebelumnya boleh diperluaskan ke graf yang sepadan v Vs t. Oleh itu, pecutan purata dan pecutan segera ditakrifkan sebagai:

ke_m = (v₂ - v₁) / (t₂ -t₁) = Δv / Δt  (Menanti tempat tinggal)

Pecutan dan penurunan

Dalam pergerakan satu dimensi, vektor oleh konvensyen mempunyai tanda positif atau negatif ketika mereka pergi dalam satu cara atau yang lain. Apabila pecutan mempunyai makna yang sama dengan kelajuan, ia meningkatkan magnitudnya, tetapi apabila ia membuat pengertian yang bertentangan dan kelajuan menurunkan magnitudnya. Kemudian dikatakan bahawa pergerakan itu ditangguhkan.

Boleh melayani anda: Botol Leyden: Bahagian, Operasi, Eksperimen

Lelaki

Klasifikasi pergerakan Rectilinese biasanya dilakukan berdasarkan:

- Sama ada atau tidak pecutan adalah malar.

- Pergerakan melepasi garis mendatar atau menegak.

Pergerakan dengan pecutan berterusan

https: // giphy.com/gifs/ylzfnbidhm7rp391fi

Apabila pecutan adalah malar, pecutan purata ke_m Ia sama dengan pecutan segera ke Dan terdapat dua pilihan:

- Bahawa pecutan bernilai 0, di mana kelajuannya tetap dan mempunyai pergerakan rectilinear seragam atau MRU.

- Percepatan berterusan berbeza dari 0, di mana kelajuan tumbuh atau berkurangan secara linear dari masa ke masa (pergerakan rectilinear seragam atau MRUV):

Di mana v_F  dan t_F Masing -masing adalah kelajuan akhir dan masa, dan v_{Sama ada} dan t_{Sama ada} Mereka adalah kelajuan awal dan masa. Yeah t_{Sama ada} = 0, Semasa membersihkan kelajuan akhir, anda mempunyai persamaan yang sudah biasa dengan kelajuan akhir:

v_F = v_{Sama ada} + Pada

Untuk pergerakan ini, persamaan berikut juga sah:

- Kedudukan bergantung pada masa: x = x_{Sama ada} + v_{Sama ada .}t +½ at²

- Kelajuan bergantung pada kedudukan: v_F² = v_{Sama ada}² + 2.Δx  (Dengan δx = x - x_{Sama ada})

Pergerakan mendatar dan pergerakan menegak

Pergerakan mendatar adalah yang melewati paksi mendatar atau paksi x, sementara yang menegak melakukannya di sepanjang paksi dan paksi. Pergerakan menegak di bawah tindakan graviti adalah yang paling kerap dan menarik.

Dalam persamaan sebelumnya, ia diambil A = g = 9.8 m/s² diarahkan secara menegak, arah yang hampir selalu dipilih dengan tanda negatif.

Cara ini, v_F = v_{Sama ada} + Pada Ia berubah v_F = v_{Sama ada} - Gt Dan jika kelajuan awal adalah 0 kerana objek itu jatuh dengan bebas, ia akan dipermudahkan lagi v_F = - gt. Selagi rintangan udara tidak diambil kira, tentu saja.

Contoh yang diselesaikan

Contoh 1

Pada titik pakej kecil dikeluarkan supaya ia bergerak di sepanjang pengangkut dengan roda gelongsor ABCD yang ditunjukkan dalam angka tersebut. Semasa turun melalui bahagian cenderung AB dan CD, pakej membawa pecutan sebanyak 4.8 m/s², Semasa berada di bahagian mendatar BC mengekalkan kelajuan tetap.

Rajah 6. Pakej yang bergerak di laluan gelongsor Contoh 1 yang diselesaikan. Sumber: Diri Diri.

Mengetahui bahawa kelajuan yang mana pakej di D mencapai adalah 7.2 m/s, tentukan:

a) Jarak antara c dan d.

b) Masa yang diperlukan untuk pakej untuk mencapai akhir.

Penyelesaian

Pergerakan pakej dilakukan di tiga bahagian rectilinear yang ditunjukkan dan untuk mengira yang diminta, kelajuan diperlukan pada titik b, c dan d dan d. Mari analisis setiap bahagian secara berasingan:

Seksyen AB

Sejak masa tidak tersedia di bahagian ini, ia akan digunakan v_F² = v_{Sama ada}² + 2.Δx  Dengan vo = 0:

v_F² = 2a.Δx → v_F²= 2. 4.8 m/s² . 3 m = 28.8 m²/s² → v_F  = 5.37 m/s = v_B

Masa pakej yang diperlukan untuk mengembara bahagian AB adalah:

t_Ab = (v_F - v_{Sama ada}) /A = 5.37 m/s/4.8 m/s² = 1.19 s

Seksyen BC

Oleh itu, kelajuan di bahagian BC adalah tetap, oleh itu v_B = v_C = 5.37 m/s. Masa yang diperlukan untuk bungkusan untuk perjalanan bahagian ini adalah:

Boleh melayani anda: Pembiasan cahaya: Unsur, undang -undang dan percubaan

t_BC = jarak _BC  / v_B = 3 m/ 5.37 m/s = 0.56 s

Seksyen CD

Kelajuan awal bahagian ini adalah v_C = 5.37 m/s, Kelajuan akhir adalah v_D = 7.2 m/s, melalui v_D²  = v_C² + 2. ke. d Nilai d:

D = (v_D²  - v_C²)/2.a = (7.2²  - 5.37²)/2 x 4.8 m = 2.4 m

Masa dikira sebagai:

t_{Cd =} (v_D  - v_C)/A = (7.2- 5.37)/ 4.8 s = 0.38 s.

Jawapan kepada soalan yang dibangkitkan adalah:

a) d = 2.4 m

b) Masa perjalanan adalah t_Ab + t_BC + t_CD = 1.19 S +0.56 S +0.38 s = 2.13 s.

Contoh 2

Seseorang berada di bawah pintu mendatar yang pada mulanya dibuka dan 12 m tinggi. Orang itu secara menegak melancarkan objek ke arah pintu gerbang dengan kelajuan 15 m/s.

Adalah diketahui bahawa pintu gerbang ditutup 1.5 saat selepas orang itu melancarkan objek dari ketinggian 2 meter. Rintangan udara tidak akan diambil kira. Jawab soalan berikut, membenarkan:

a) Adakah anda berjaya melepasi objek melalui pintu gerbang sebelum ditutup?

b) Adakah objek itu akan bertembung melawan pintu tertutup? Jika afirmatif, bilakah ia berlaku?

Rajah 7. Objek dilancarkan secara menegak (diselesaikan Contoh 2). Sumber: Diri Diri.

Jawapan kepada)

Terdapat 10 meter antara kedudukan awal bola dan pintu pagar. Ia adalah pelancaran menegak, di mana alamat ini diambil sebagai positif.

Anda boleh mengetahui kelajuan yang dibawa apabila anda tiba pada ketika ini, dengan hasil ini masa yang diperlukan untuk melakukannya dan membandingkannya dengan waktu penutupan pintu, iaitu 1.5 saat:

v_F ²= v_{Sama ada} ²- 2.g. Δdan → v_F = (15² - 2 x 9.8 x10)^1/2 M = 5.39 m/s

T = (v_F - v_{Sama ada}) /g = (5.39 - 15) / (-9.8) s = 0.98 s

Seperti masa ini kurang dari 1.5 saat, maka disimpulkan bahawa objek itu dapat melalui pintu gerbang sekurang -kurangnya sekali.

Jawapan b)

Kita sudah tahu bahawa objek itu menguruskan. Kelajuan, apabila sampai di ketinggian pintu gerbang mempunyai magnitud yang sama ketika ia naik, tetapi ke arah yang bertentangan. Oleh itu bekerja dengan -5.39 m/s dan masa yang diperlukan untuk mencapai keadaan ini adalah:

T = (v_F - v_{Sama ada}) /G = (-5.39 - 15) / (-9.8) s = 2.08 s

Oleh kerana pintu pagar tetap dibuka hanya untuk 1.5 s, jelas bahawa ia tidak mempunyai masa untuk lulus sebelum ia ditutup, kerana ia mendapati ia ditutup. Jawapannya ialah: objek jika ia bertembung dengan pintu tertutup selepas 2.08 saat setelah dibebaskan, ketika datang dalam keturunan.

Rujukan

1. Figueroa, d. (2005). Siri: Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Kinematik. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).69-116.
2. Giancoli, d. Fizik. (2006). Prinsip dengan aplikasi. 6^th Edisi. Prentice Hall. 22-25.
3. Kirkpatrick, l. 2007. Fizik: Lihatlah dunia. 6^TA Edisi Singkat. Pembelajaran Cengage. 23 - 27.
4. Resnick, r. (1999). Fizikal. Jilid 1. Edisi ketiga dalam bahasa Sepanyol. Mexico. Syarikat Editorial Continental s.Ke. daripada c.V. 21-22.
5. Rex, a. (2011). Asas Fizik. Pearson. 33 - 36
6. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. 14^th. Ed. Jilid 1. 50 - 53.
7. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. 7^ma. Edisi. Mexico. Editor Pembelajaran Cengage. 23-25.
8. Serway, r., Vulle, c. (2011). Asas Fizik. 9^na Ed. Pembelajaran Cengage. 43 - 55.
9. Wilson, J. (2011). Fizik 10. Pendidikan Pearson. 133 - 149.