Inasoma mwendo wa kimakanika, fizikia hutumia viwango mbalimbali kuelezea sifa zake za kiasi. Pia ni muhimu kwa matumizi ya vitendo ya matokeo yaliyopatikana. Katika makala, tutazingatia uongezaji kasi ni nini na fomula zipi zinapaswa kutumiwa kuhesabu.
Kubainisha thamani kupitia kasi
Hebu tuanze kufichua swali la kuongeza kasi ni nini, kwa kuandika usemi wa hisabati unaofuata kutoka kwa ufafanuzi wa thamani hii. Usemi unaonekana hivi:
a¯=dv¯ / dt
Kwa mujibu wa mlinganyo, hii ni sifa ambayo hubainisha kiidadi jinsi kasi ya mwili inavyobadilika kwa wakati. Kwa kuwa ya mwisho ni wingi wa vekta, uongezaji kasi unaashiria mabadiliko yake kamili (moduli na mwelekeo).
Hebu tuangalie kwa karibu. Ikiwa kasi inaelekezwa kwa tangentially kwa trajectory katika hatua chini ya utafiti, basi vekta ya kuongeza kasi inaonyesha katika mwelekeo wa mabadiliko yake juu ya muda uliochaguliwa.
Inafaa kutumia usawa ulioandikwa ikiwa kipengele cha kukokotoa kinajulikanav(t). Kisha inatosha kupata derivative yake kwa heshima na wakati. Kisha unaweza kuitumia kupata chaguo za kukokotoa a(t).
Kuongeza kasi na sheria ya Newton
Sasa hebu tuangalie kuongeza kasi na nguvu ni nini na vinahusiana vipi. Kwa maelezo ya kina, unapaswa kuandika sheria ya pili ya Newton kwa njia ya kawaida kwa kila mtu:
F¯=ma¯
€ Hebu tufikirie zaidi. Kwa kuwa m, ambayo katika kesi hii ni tabia ya inertia, ni wingi wa scalar, nguvu na kuongeza kasi huelekezwa kwa mwelekeo huo. Kwa hakika, wingi ni mgawo unaowaunganisha.
Kuelewa fomula iliyoandikwa kwa vitendo ni rahisi. Ikiwa nguvu ya 1 N hufanya juu ya mwili na uzito wa kilo 1, basi kwa kila pili baada ya kuanza kwa harakati, mwili utaongeza kasi yake kwa 1 m / s, yaani, kuongeza kasi yake itakuwa sawa na 1 m. /s2.
Mchanganyiko uliotolewa katika aya hii ni wa msingi kwa kutatua aina mbalimbali za matatizo kwenye mwendo wa kimakenika wa miili angani, ikiwa ni pamoja na kusogea kwa mzunguko. Katika kesi ya mwisho, analog ya sheria ya pili ya Newton inatumiwa, ambayo inaitwa "equation ya wakati".
Sheria ya uvutano wa ulimwengu wote
Tuligundua hapo juu kwamba kasi ya miili inaonekana kutokana na hatua ya nguvu za nje. Mmoja wao ni mwingiliano wa mvuto. Inafanya kazi kabisa kati ya yoyotevitu halisi, hata hivyo, inajidhihirisha tu kwa kiwango cha ulimwengu, wakati wingi wa miili ni kubwa (sayari, nyota, galaksi).
Katika karne ya 17, Isaac Newton, akichambua idadi kubwa ya matokeo ya uchunguzi wa majaribio wa miili ya ulimwengu, alikuja kwa usemi ufuatao wa kihesabu kwa usemi wa nguvu ya mwingiliano F kati ya miili na raia m 1na m 2 ambazo ziko kando:
F=Gm1 m2 / r2
Where G is the gravitational constant.
Nguvu F kuhusiana na Dunia yetu inaitwa nguvu ya uvutano. Fomula yake inaweza kupatikana kwa kukokotoa thamani ifuatayo:
g=GM / R2
Ambapo M na R ni ukubwa na radius ya sayari, mtawalia. Ikiwa tutabadilisha thamani hizi, tunapata kwamba g=9.81 m/s2. Kwa mujibu wa kipimo, tumepokea thamani inayoitwa kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo. Tunachunguza suala hilo zaidi.
Kwa kujua uharakishaji wa fall g ni nini, tunaweza kuandika fomula ya mvuto:
F=mg
Usemi huu unarudia haswa sheria ya pili ya Newton, lakini badala ya kuongeza kasi isiyojulikana a, thamani g, ambayo ni thabiti kwa sayari yetu, inatumika hapa.
Mwili unapopumzika juu ya uso, hutoa nguvu kwenye uso huo. Shinikizo hili linaitwa uzito wa mwili. Ili kufafanua, ni uzito, na sio wingi wa mwili, ambao tunapima wakatitunaingia kwenye mizani. Fomula ya uamuzi wake inafuata bila utata kutoka kwa sheria ya tatu ya Newton na imeandikwa kama:
P=mg
Mzunguko na kuongeza kasi
Mzunguko wa mifumo ya miili migumu inaelezewa na idadi nyingine ya kinematic kuliko harakati za kutafsiri. Mmoja wao ni kuongeza kasi ya angular. Inamaanisha nini katika fizikia? Usemi ufuatao utajibu swali hili:
α=dω / dt
Kama vile kuongeza kasi ya mstari, uongezaji kasi wa angular huashiria mabadiliko, si tu ya kasi, lakini ya sifa sawa ya angular ω. Thamani ya ω hupimwa kwa radiani kwa sekunde (rad/s), kwa hivyo α huhesabiwa katika rad/s2.
Iwapo uongezaji kasi wa mstari hutokea kutokana na kitendo cha nguvu, basi kasi ya angular hutokea kutokana na kasi yake. Ukweli huu unaonyeshwa katika mlingano wa wakati:
M=mimiα
Ambapo M na mimi tuko wakati wa nguvu na wakati wa hali ya msisimko, mtawalia.
Kazi
Baada ya kufahamu swali la kuongeza kasi ni nini, tutatatua tatizo la kuunganisha nyenzo zinazozingatiwa.
Inafahamika kuwa gari limeongeza mwendo wake kutoka 20 hadi 80 km/h kwa sekunde 20. Je! kasi yake ilikuwa nini?
Kwanza tunabadilisha km/h hadi m/s, tunapata:
20 km/h=201,000 / 3,600=5.556 m/s
80 km/h=801,000 / 3,600=22.222 m/s
Katika kesi hii, badala ya utofautishaji, tofauti ya kasi inapaswa kubadilishwa kuwa fomula ya kubainisha uongezaji kasi, ambayo ni:
a=(v2-v1) / t
Tukibadilisha kasi na muda unaojulikana wa kuongeza kasi hadi usawa, tunapata jibu: a ≈ 0.83 m/s2. Uongezaji kasi huu unaitwa wastani.
