Artikkel füüsikaliste suuruste kohta lineaarses liikumises
1. Ajavahemik
Kui objekt liigub ühest kohast teise, vajab see teatud ajavahemikku. Aja sümbol on t (aeg). Rahvusvaheline ajaühik on sekund (s).
2. Kaugus ja nihe
Kaugus on objekti läbitud tee pikkus. Kaugus on skalaarne suurus, kus suurus ei sõltu suunast. Kauguse sümbol on d ja rahvusvaheline mõõtühik on meeter (m).
Nihe on objekti asukoha muutus. Nihe on vektoriaalne suurus, seega nihe koosneb nihke suurusest ja nihke suunast. Nihe sõltub suunast, seega võib see olla positiivne või negatiivne. Kui see on esitatud ristkoordinaatides, siis kokkuleppe kohaselt, kui nihke suund on positiivse x-telje ja positiivse y-telje suunas, on nihe positiivne. Seevastu, kui nihke suund on negatiivse x-telje ja negatiivse y-telje suunas, on nihe negatiivne. Nihke suunda väljendatakse tavaliselt ka põhjas, idas, lõunas, läänes. Nihke sümbol on d ja rahvusvaheline mõõtühik on meeter (m).
Näidisülesanne 1:
Õpilane liigub itta kuni 2 meetrit. Kui kaugele ja kui suur on õpilase nihe?
a = algpositsioon, b = lõpppositsioon.
Kaugus (d) = 2 m
Nihke suurus (d) = 2 m. Nihke suund = ida.
Näidisülesanne 2:
Õpilane liigub itta kuni 2 meetrit ja seejärel läände kuni 2 meetrit. Kui kaugele ja kui suur on õpilase nihe?
a = alg- ja lõppasend
Kaugus (d) = 2 m + 2 m = 4 m
Nihke suurus (d) = 2 m – 2 m = 0. Lõppasend = algpositsioon, nii et nihet ei toimu.
Näidisülesanne 3:
Õpilane liigub itta kuni 2 meetrit ja seejärel läände kuni 1 meetrit. Kui kaugele ja kui suur on õpilase nihe?
a = alguspunkt, b = lõpppunkt.
Kaugus (d) = 2 m + 1 m = 3 m
Nihke suurus (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Nihke suund = ida.
3. Kiirus ja kiirus
Kiirus on skalaarne suurus, samas kui kiirus on vektoriaalne suurus. Kiirus koosneb kiiruse suurusest ja kiiruse suunast. Kiiruse sümbol on v ja kiiruse sümbol on v (kiirus). Kiiruse ja kiiruse rahvusvaheline süsteemiühik on meetrit sekundis (m/s).
a. Keskmine kiirus ja keskmine kiirus
Näidisülesanne 1:
Õpilane liigub 1 sekundi jooksul itta kuni 2 meetrit. Milline on õpilase keskmine kiirus ja keskmise kiiruse suurusjärk?
Keskmise kiiruse suund = nihke suund = itta
Näidisülesanne 2:
Õpilane liigub 1 sekundi jooksul 2 meetrit itta ja seejärel 2 sekundi jooksul 1 meetrit läände. Milline on õpilase keskmine kiirus ja keskmise kiiruse suurusjärk?
Keskmise kiiruse suund = nihke suund = itta
b. Hetkekiirus ja hetkeline kiirus
Hetkekiirus = väga lühikese aja jooksul läbitud väga väike vahemaa. Hetkekiiruse suurusjärk = väga lühikese aja jooksul läbitud väga väike nihe. Kui olete kunagi mootorratta või autoga sõitnud, olete kindlasti näinud spidomeetrit. Mootorrattaga sõites mootorratta kiirus muutub ja seda näitab spidomeeter.
Füüsikas lühendatakse hetkekiirust sageli kui kiirust. Samamoodi lühendatakse hetkekiirust sageli kui kiirust. Pange tähele, et kiiruse suuruse võime asendada kiirusega. Seda seetõttu, et kiiruse suurust peetakse võrdseks kiirusega. Kiiruse suurust peetakse võrdseks kiirusega, kuna kaugus ja nihke suurus on samad, kui see on väga väike. Kuigi kaugus ja nihke suurus ei ole alati samad (võrdle aruteluga kauguse ja nihke kohta), aga kui kaugus ja nihke suurus on väga väikesed, siis peavad neil olema sama väärtus.
4. Kiirendus
Kiirendus on vektoriaalne suurus, seega on olemas kiirenduse suurus ja kiirenduse suund. Kiirenduse sümbol on a (kiirendus). Kiirenduse SI-ühik on meetrit sekundis ruudus (m/s2).
a. Keskmine kiirendus
Näidisprobleem:
Auto hakkab paigalseisust itta liikuma, kuni saavutab 5 sekundiks kiiruse 10 m/s. Arvuta keskmise kiirenduse suurus!
Keskmise kiirenduse suund on itta.
Keskmiselt suureneb auto kiirus 2 m/s iga sekundiga. Kui auto kiirenduse suurus on konstantne, siis suureneb auto kiirus alati 2 m/s iga sekundiga. Kui auto kiirenduse suurus ei ole konstantne, siis ei suurene auto kiirus alati 2 m/s iga sekundiga. Auto kiirus võib esimesel sekundil suureneda 1 m/s ja seejärel sekundis 3 m/s. Kuid keskmiselt 5 sekundilise liikumise korral suureneb auto kiiruse suurus 2 m/s iga sekundiga.
b. Hetkeline kiirendus
Hetkekiirendus on kiiruse muutus väga lühikese aja jooksul. Hetkekiirendust nimetatakse sageli kiirenduseks. Seega, kui öeldakse, et see on kiirendus, peetakse silmas hetkekiirendust. Öeldakse, et objekt kogeb kiirendust, kui selle kiirus muutub. Kiirus on samuti vektoriaalne suurus, mis hõlmab kiiruse suurust ja kiiruse suunda. Seega on kolm tingimust, mille korral liikuvat objekti nimetatakse kiirenduseks. Esiteks öeldakse, et objekt kogeb kiirendust, kui kiiruse suurus muutub (kiiruse suund on konstantne).
Esimeses näites on auto esialgu paigal (v = 0). Sekund hiljem suureneb selle kiirus 5 m/s-ni. Auto kiirus suureneb, seega öeldakse, et auto kiireneb. Teises näites liigub auto esialgu kiirusega 5 m/s. Sekund hiljem auto peatub. Auto kiirus väheneb, sest öeldakse, et auto kogeb negatiivset kiirendust või auto aeglustub. Teiseks öeldakse, et objekt kogeb kiirendust, kui selle kiiruse suund muutub (kiiruse suurus on konstantne). Kiiruse suund = nihke suund = liikumissuund. Kolmandaks öeldakse, et objekt kogeb kiirendust, kui nii selle kiiruse suurus kui ka suund muutuvad.
