Harakati ni mojawapo ya vipengele kuu vya ulimwengu tunaoishi. Inajulikana kutoka kwa fizikia kwamba miili yote na chembe ambazo zinaundwa zinasonga kila wakati kwenye nafasi hata kwa joto la sifuri kabisa. Katika makala haya, tutazingatia ufafanuzi wa kuongeza kasi kama sifa muhimu ya kinematic ya mwendo wa kimakanika katika fizikia.
Tunazungumzia saizi gani?
Kulingana na ufafanuzi, uongezaji kasi ni kiasi kinachokuruhusu kuelezea kiasi mchakato wa kubadilisha kasi kulingana na wakati. Kihisabati, kuongeza kasi kunakokotolewa kama ifuatavyo:
a¯=dv¯/dt.
Mfumo huu wa kubainisha uharakishaji unafafanua kinachojulikana kuwa thamani ya papo hapo a¯. Ili kukokotoa wastani wa kuongeza kasi, unapaswa kuchukua uwiano wa tofauti katika kasi hadi muda mrefu zaidi.
Thamani a¯ ni vekta. Ikiwa kasi inaelekezwa kando ya tangent kwa trajectory inayozingatiwa ya mwili, basi kuongeza kasi inaweza kuwa.kuelekezwa kwa njia ya nasibu kabisa. Haina uhusiano wowote na mwelekeo wa harakati na vekta v¯. Walakini, sifa zote mbili za mwendo hutegemea kasi. Hii ni kwa sababu, hatimaye, ni vekta ya kuongeza kasi ambayo huamua trajectory na kasi ya mwili.
Ili kuelewa mahali ambapo uongezaji kasi a¯ unaelekezwa, mtu anapaswa kuandika sheria ya pili ya Newton. Katika umbo linalojulikana sana, inaonekana kama hii:
F¯=ma¯.
Usawa unasema kuwa vekta mbili (F¯ na a¯) zinahusiana kupitia nambari thabiti (m). Inajulikana kutoka kwa mali ya vectors kwamba kuzidisha kwa idadi nzuri haibadili mwelekeo wa vector. Kwa maneno mengine, kuongeza kasi kila wakati huelekezwa kwenye hatua ya jumla ya nguvu F¯ kwenye mwili.
Kiasi kinachozingatiwa hupimwa kwa mita kwa kila sekunde ya mraba. Kwa mfano, nguvu ya uvutano ya Dunia karibu na uso wake huipa miili kasi ya 9.81 m/s2, yaani, kasi ya mwili unaoanguka kwa uhuru katika nafasi isiyo na hewa huongezeka kwa 9.81 m/s kila sekunde.
Dhana ya mwendo ulioharakishwa kwa usawa
Mchanganyiko wa kuamua kuongeza kasi katika hali ya jumla uliandikwa hapo juu. Hata hivyo, katika mazoezi mara nyingi ni muhimu kutatua matatizo kwa kinachojulikana mwendo wa kasi ya sare. Inaeleweka kama harakati kama hiyo ya miili ambayo sehemu yao ya tangential ya kuongeza kasi ni dhamana ya mara kwa mara. Tunasisitiza umuhimu wa uthabiti wa tangential, na sio sehemu ya kawaida ya kuongeza kasi.
Jumla ya kuongeza kasi ya mwili katika mchakato wa mwendo wa curvilinear inaweza kuwakilishwa kama vijenzi viwili. Sehemu ya tangential inaelezea mabadiliko katika moduli ya kasi. Sehemu ya kawaida daima inaelekezwa perpendicular kwa trajectory. Haibadilishi moduli ya kasi, lakini inabadilisha vekta yake.
Hapa chini, tutaangazia swali kuhusu kijenzi cha kuongeza kasi kwa undani zaidi.
Mwendo umeharakishwa kwa usawa katika mstari ulionyooka
Kwa kuwa vekta ya kasi haibadiliki inaposogea katika mstari ulionyooka wa mwili, uongezaji kasi wa kawaida ni sifuri. Hii ina maana kwamba kuongeza kasi ya jumla huundwa pekee na sehemu ya tangential. Ufafanuzi wa kuongeza kasi wakati wa mwendo unaoharakishwa kwa usawa unafanywa kulingana na fomula zifuatazo:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Milingano hii mitatu ndiyo usemi wa kimsingi wa kinematiki. Hapa v0 ni kasi ambayo mwili ulikuwa nayo kabla ya kuongeza kasi. Inaitwa ya awali. Thamani S ni njia inayosafirishwa na mwili kwenye njia iliyonyooka wakati wa t.
Thamani yoyote ya wakati ambayo tutabadilisha na mojawapo ya milinganyo hii, tutapata kuongeza kasi sawa kila wakati, kwa kuwa haibadiliki wakati wa aina inayozingatiwa ya harakati.
Mzunguko wa haraka
Kuzunguka kwa mduara kwa kuongeza kasi ni aina ya kawaida ya harakati katika teknolojia. Ili kuelewa hili, inatosha kukumbuka mzunguko wa shafts.disks, magurudumu, fani. Kuamua kuongeza kasi ya mwili wakati wa mwendo ulioharakishwa sawasawa kwenye duara, sio idadi ya mstari hutumiwa mara nyingi, lakini ya angular. Kuongeza kasi kwa angular, kwa mfano, hufafanuliwa kama ifuatavyo:
α=dω/dt.
Thamani ya α inaonyeshwa katika radiani kwa kila sekunde yenye mraba. Uongezaji kasi huu wenye kipengele tangential cha wingi a unahusiana kama ifuatavyo:
α=at/r.
Kwa kuwa α haibadilika wakati wa kuzungushwa kwa kasi kwa usawa, kasi ya tangential at huongezeka kwa uwiano wa moja kwa moja kwa kuongezeka kwa radius ya mzunguko r.
Ikiwa α=0, basi kuna uongezaji kasi usio na sufuri wa kawaida wakati wa kuzungusha. Hata hivyo, harakati hii inaitwa kubadilika kwa usawa au mzunguko unaofanana, sio kuharakishwa kwa usawa.
