Článek o fyzikálních veličinách v lineárním pohybu
1. Časový interval
Když se objekt pohybuje z jednoho místa na druhé, potřebuje určitý časový interval. Symbol času je t (čas). Mezinárodní systémová jednotka času je sekunda (s).
2. Vzdálenost a posunutí
Vzdálenost je délka dráhy, kterou objekt urazí. Vzdálenost je skalární veličina, nezávislá na směru. Symbol vzdálenosti je d a jednotka mezinárodní soustavy je metr (m).
Posunutí je změna polohy objektu. Posunutí je vektorová veličina, takže posunutí se skládá z velikosti posunutí a směru posunutí. Posunutí závisí na směru, takže může být kladné nebo záporné. Pokud je posunutí znázorněno v kartézských souřadnicích, pak podle dohody, pokud je směr posunutí ve směru kladné osy x a kladné osy y, pak je posunutí kladné. Naopak, pokud je směr posunutí ve směru záporné osy x a záporné osy y, pak je posunutí záporné. Směr posunutí se také běžně uvádí na sever, východ, jih, západ. Symbol posunutí je d a jednotka mezinárodní soustavy je metr (m).
Ukázka úlohy 1:
Student se posunul na východ až o 2 metry. Jaká je vzdálenost a velikost posunutí studenta?
a = počáteční poloha, b = koncová poloha.
Vzdálenost (d) = 2 m
Velikost posunutí (d) = 2 m. Směr posunutí = východ
Ukázka úlohy 2:
Student se posune na východ o 2 metry a poté se posune na západ o 2 metry. Jaká je vzdálenost a velikost posunutí studenta?
a = počáteční a konečná poloha
Vzdálenost (d) = 2 m + 2 m = 4 m
Velikost posunutí (d) = 2 m – 2 m = 0. Koncová poloha = počáteční poloha, takže k žádnému posunutí nedochází.
Ukázka úlohy 3:
Student se posune na východ o 2 metry a poté se posune na západ o 1 metr. Jaká je vzdálenost a velikost posunutí studenta?
a = počáteční poloha, b = koncová poloha.
Vzdálenost (d) = 2 m + 1 m = 3 m
Velikost posunutí (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Směr posunutí = východ
3. Rychlost a rychlost
Rychlost je skalární veličina, zatímco rychlost je vektorová veličina. Rychlost se skládá z velikosti rychlosti a směru rychlosti. Symbol rychlosti je v a symbol rychlosti je v (velocity). Mezinárodní systém jednotek rychlosti a rychlosti je metr za sekundu (m/s).
a. Průměrná rychlost a průměrná rychlost
Ukázka úlohy 1:
Student se pohybuje na východ o 2 metry za 1 sekundu. Jaká je průměrná rychlost a velikost průměrné rychlosti studenta?
Směr průměrné rychlosti = směr posunutí = na východ
Ukázka úlohy 2:
Student se po dobu 1 sekundy posune na východ o 2 metry a poté se po dobu 2 sekund posune na západ o 1 metr. Jaká je průměrná rychlost a velikost průměrné rychlosti studenta?
Směr průměrné rychlosti = směr posunutí = na východ
b. Okamžitá rychlost a okamžitá rychlost
Okamžitá rychlost = velmi malá vzdálenost ujetá během velmi krátkého časového intervalu. Velikost okamžité rychlosti = velmi malý posun ujetý během velmi krátkého časového intervalu. Pokud jste někdy jeli na motorce nebo v autě, jistě jste viděli rychloměr. Při jízdě na motorce se rychlost motocyklu mění a je zobrazena rychloměrem.
Ve fyzice se okamžitá rychlost často zkráceně označuje jako rychlost. Stejně tak se okamžitá rychlost často zkráceně označuje jako rychlost. Upozorňujeme, že velikost rychlosti můžeme nahradit rychlostí. Je to proto, že velikost rychlosti se považuje za rovnou rychlosti. Velikost rychlosti se považuje za rovnou rychlosti, protože vzdálenost a velikost posunutí jsou stejné, pokud je velmi malé. I když vzdálenost a velikost posunutí nejsou vždy stejné (viz diskuse o vzdálenosti a posunutí), pokud jsou vzdálenost a velikost posunutí velmi malé, pak musí mít stejnou hodnotu.
4. Zrychlení
Zrychlení je vektorová veličina, takže existuje velikost zrychlení a směr zrychlení. Symbol zrychlení je zrychlení (akcelerace). Jednotkou zrychlení v soustavě SI jsou metry za sekundu na druhou (m/s² ).
a. Průměrné zrychlení
Ukázkový problém:
Auto se začne pohybovat z klidu na východ, dokud nedosáhne po dobu 5 sekund rychlosti 10 m/s. Vypočítejte velikost průměrného zrychlení!
Směr průměrného zrychlení je na východ.
V průměru se rychlost auta zvyšuje o 2 m/s každou sekundu. Pokud je velikost zrychlení auta konstantní, pak se rychlost auta vždy zvyšuje o 2 m/s každou sekundu. Pokud velikost zrychlení auta není konstantní, pak se rychlost auta ne vždy zvyšuje o 2 m/s každou sekundu. Může se rychlost auta v první sekundě zvýšit o 1 m/s a poté ve druhé sekundě o 3 m/s. Ale v průměru se při pohybu po dobu 5 sekund velikost rychlosti auta zvyšuje o 2 m/s každou sekundu.
b. Okamžité zrychlení
Okamžité zrychlení je změna rychlosti během velmi krátkého časového intervalu. Okamžité zrychlení se často nazývá zrychlení. Pokud se tedy říká zrychlení, myslí se tím okamžité zrychlení. Říká se, že objekt zrychluje, pokud se jeho rychlost mění. Rychlost je také vektorová veličina, která zahrnuje velikost rychlosti a směr rychlosti. Existují tedy tři podmínky, za kterých se říká, že pohybující se objekt zrychluje. Zaprvé, říká se, že objekt zrychluje, pokud se mění velikost rychlosti (směr rychlosti je konstantní).
V prvním příkladu je auto zpočátku v klidu (v = 0). O sekundu později se jeho rychlost zvýší na 5 m/s. Rychlost auta se zvýší, takže se říká, že auto zrychluje. Ve druhém příkladu se auto zpočátku pohybuje rychlostí 5 m/s. Po jedné sekundě se auto zastaví. Rychlost auta se sníží, protože se říká, že auto buď zrychluje záporně, nebo zpomaluje. Za druhé, říká se, že objekt zrychluje, pokud se mění směr jeho rychlosti (velikost rychlosti nebo rychlost je konstantní). Směr rychlosti = směr posunutí = směr pohybu. Za třetí, říká se, že objekt zrychluje, pokud se mění jak velikost, tak směr jeho rychlosti.
