Jak obliczyć prędkość uderzenia

Zawartość

• Krok 1: Oceń swoje zmienne
• Krok 2: Spadający przedmiot
• Krok 3: Samochód pędzący
• Wskazówka

W świecie fizyki prędkość (v), pozycja (x), przyspieszenie (a) i czas (t) są czterema kluczowymi składnikami w rozwiązywaniu równań ruchu. Możesz uzyskać przyspieszenie, prędkość początkową (v₀) i upływający czas cząstki i muszą rozwiązać dla ostatecznej prędkości (v_fa). Możliwe są różne inne kombinacje mające zastosowanie do niezliczonych scenariuszy w świecie rzeczywistym. Pojęcia te występują w czterech podstawowych równaniach:

1. x = v₀t + (1/2) przy²

2. v_fa² = v₀² + 2ax

3. v_fa = v₀ + o

4. x = (w₀/ 2 + v_fa/ 2) (t)

Równania te są przydatne w obliczaniu prędkości (równoważnej prędkości dla obecnych celów) cząstki poruszającej się ze stałym przyspieszeniem w momencie, gdy uderza ona w nieugięty przedmiot, taki jak ziemia lub ściana pełna. Innymi słowy, można ich użyć do obliczenia prędkości uderzenia lub w odniesieniu do powyższych zmiennych, v_fa.

Krok 1: Oceń swoje zmienne

Jeśli twój problem dotyczy przedmiotu spadającego z odpoczynku pod wpływem grawitacji, to v₀ = 0 ia = 9,8 m / s² i musisz tylko znać czas t lub odległość x, aby kontynuować (patrz Krok 2). Jeśli z drugiej strony możesz uzyskać wartość przyspieszenia a dla samochodu jadącego poziomo na określonej odległości x lub przez określony czas t, wymagając rozwiązania pośredniego problemu przed wyznaczeniem v_fa (patrz Krok 3).

Krok 2: Spadający przedmiot

Jeśli wiesz, że przedmiot upuszczony z dachu spada na 3,7 sekundy, to jak szybko jedzie?

Z równania 3 powyżej wiesz, że v_fa = 0 + (9,8) (3,7) = 36,26 m / s.

Jeśli nie masz czasu, ale wiesz, że obiekt spadł o 80 metrów (około 260 stóp lub 25 pięter), zamiast tego użyłbyś równania 2:

v_fa² = 0 + 2(9.8)(80) = 1,568

v_fa = √ 1568 = 39,6 m / s

Jesteś skończony!

Krok 3: Samochód pędzący

Załóżmy, że wiesz, że samochód, który wystartował z postoju, przyspieszył do 5,0 m / s przez 400 metrów (około ćwierć mili), zanim przejechał dużą kartkę papieru przygotowaną na uroczysty pokaz. Z równania 1 powyżej

400 = 0 + (1/2) (5) t²

400 = (2,5) t²

160 = t²

t = 12,65 sekund

Stąd możesz użyć równania 3, aby znaleźć v_fa:

v_fa = 0 + (5)(12.65)

= 63,25 m / s

Wskazówka

Zawsze najpierw używaj równania, dla którego istnieje tylko jedna nieznana, niekoniecznie taka, która zawiera zmienną o najwyższym znaczeniu.