Tasaisen lineaarisen liikkeen määritelmä
Kappale liikkuu tasaisesti lineaarisesti, jos sen nopeus on vakio. Nopeuteen sisältyy nopeuden suuruus ja suunta. Nopeuden suunta = liikkeen suunta. siirtymä = liikesuunta. Vakion kappaleen nopeuden suunta = vakion kappaleen liikesuunta tai kiinteän kappaleen liikesuunta = kappale liikkuu suoraan. Nopeuden tai nopeuden suuruus on vakio = nopeus on aina sama koko ajan.
Jos kappaleen nopeus on 10 m/s, niin kauan kuin kappale liikkuu, sen nopeus on edelleen 10 m/s. Jos kappale liikkuu esimerkiksi vakionopeudella 10 m/s, se liikkuu 10 metriä sekunnissa. Yhden sekunnin kuluttua kappale liikkuu 10 metriä alkuperäisestä sijainnistaan, kun se alkaa liikkua vakionopeudella 10 m/s. Kaksi sekuntia myöhemmin kappale liikkuu 20 metriä alkuperäisestä sijainnistaan. Kolme sekuntia myöhemmin se liikkuu jopa 30 metriä alkuperäisestä sijainnistaan. Jne. Jos kappale liikkuu esimerkiksi vakionopeudella 20 m/s, se liikkuu 20 metriä sekunnissa. Yhden sekunnin kuluttua kappale liikkuu 20 metriä alkuperäisestä sijainnistaan, kun se alkaa liikkua vakionopeudella 20 m/s. Kaksi sekuntia myöhemmin kappale liikkuu 40 metriä alkuperäisestä sijainnistaan. Kolme sekuntia myöhemmin kappale liikkuu jopa 60 metriä alkuperäisestä sijainnistaan. Jne.
Tasainen lineaarinen liike on liikettä, jolla on vakionopeus (nopeuden suuruus ja suunta ovat vakiot), joten kiihtyvyyttä ei esiinny. On huomattava, että maan pinnalla tapahtuva tasainen lineaarinen liike tapahtuu vain vaakasuunnassa.
Tasaisen lineaarisen liikkeen yhtälö
Tasaisen lineaarisen liikkeen yhtälöt tai kaavat selittävät fysikaalisten suureiden välisen suhteen tasaisessa lineaarisessa liikkeessä. Tasaisessa lineaarisessa liikkeessä on useita fysikaalisia suureita, mukaan lukien aikaväli (t), matka (d) ja nopeus (v). Näiden kolmen fysikaalisen suureen välinen suhde ilmaistuna yhtälöllä:
v = d/t
v = nopeus (SI-yksikkö metreinä sekunnissa, lyhennettynä m/s)
d = etäisyys (etäisyyden SI-yksikkö on metri, lyhennettynä m)
t = aika (SI-järjestelmän mukainen ajan yksikkö on sekunti, lyhennettynä s)
Esimerkkitehtävä 1 (ilman kaavaa):
Hiukkanen liikkuu suoraan eteenpäin vakionopeudella 10 m/s.
a) Mikä on hiukkasen nopeus kahden sekunnin liikkumisen jälkeen?
b) Mikä on matka 5 sekunnin liikkumisen jälkeen?
Ratkaisu:
a) Vakionopeus = 10 m/s.
b) 10 m/s tarkoittaa 10 metriä sekunnissa. 50 metriä 5 sekunnin kuluttua.
Esimerkkitehtävä 2 (ilman kaavaa):
Auto liikkuu vakionopeudella 60 km/h. Mikä on matka 10 minuutin ajon jälkeen?
Ratkaisu:
60 km/h = 60 km / 60 minuuttia = 1 km/minuutti = 10 km / 10 minuuttia.
Käsitteellisiä kysymyksiä ja vastauksia tasaisesta lineaarisesta liikkeestä
- Mitä on tasainen lineaarinen liike?
Tasainen lineaarinen liike on suoraviivaista liikettä vakionopeudella tai nopeudella.
- Mikä on tasaisen lineaarisen liikkeen kaava?
Kaava on
s = vt, jossa s on siirtymä tai etäisyys, v on nopeus ja t on kuluva aika. - Voidaanko levossa olevan kappaleen sanoa liikkuvan tasaisesti lineaarisesti?
Kyllä, levossa olevan kappaleen voidaan katsoa liikkuvan tasaisesti lineaarisesti nopeudella nolla.
- Mitä edustaa tasaisen lineaarisen liikkeen aika-etäisyyskuvaajan kulmakerroin?
Tasaisen lineaarisen liikkeen aika-etäisyyskuvaajan kulmakerroin edustaa kappaleen nopeutta tai kiihtyvyyskäyrää.
- Voiko tasaisessa lineaarisessa liikkeessä olevalla kappaleella olla kiihtyvyys?
Ei, tasaisessa lineaarisessa liikkeessä oleva kappale ei voi kiihtyä, koska sen nopeus on vakio.
- Mikä on nopeuden yksikkö kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI)?
SI-järjestelmän nopeuden yksikkö on metriä sekunnissa (m/s).
- Mikä on nopeuden ja kiihtyvyyssuhteen välinen suhde tasaisessa lineaarisessa liikkeessä?
Tasaisessa lineaarisessa liikkeessä nopeus on nopeuden suuruus. Jos liike on kiinteään suuntaan, nopeus ja nopeus ovat numeerisesti yhtä suuret.
- Mikä on 't':n merkitys tasaisen lineaarisen liikkeen kaavassa s = vt?
't' edustaa aikaväliä, jonka aikana liike tapahtui.
- Mitä tapahtuu siirtymälle 's' tasaisessa lineaarisessa liikkeessä, kun aika 't' kaksinkertaistuu?
Tasaisessa lineaarisessa liikkeessä, jos aika 't' kaksinkertaistuu, myös siirtymä 's' kaksinkertaistuu, koska siirtymä on suoraan verrannollinen aikaan.
- Mitä tapahtuu siirtymälle 's' tasaisessa lineaarisessa liikkeessä, kun nopeus 'v' on nolla?
Kun nopeus 'v' on nolla, myös siirtymä 's' on nolla. Tämä vastaa levossa olevaa kappaletta.
- Miten tasainen lineaarinen liike eroaa tasaisesti kiihtyvästä liikkeestä?
Tasaisessa lineaarisessa liikkeessä nopeus on vakio, kun taas tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä nopeus muuttuu vakionopeudella.
- Miten nopeuden muuttaminen vaikuttaa kappaleen tasaiseen lineaariseen liikkeeseen?
Koska tasaiselle lineaariselle liikkeelle on ominaista vakionopeus, mikä tahansa nopeuden muutos tarkoittaisi, että liike ei ole enää tasaista ja lineaarista.
- Voiko siirtymä 's' olla negatiivinen tasaisessa lineaarisessa liikkeessä?
Kyllä, siirtymä 's' voi olla negatiivinen tasaisessa lineaarisessa liikkeessä. Tämä osoittaisi liikettä vastakkaiseen suuntaan kuin valittu positiivinen suunta.
- Miten nopeus-aika-kuvaajasta voidaan tunnistaa tasainen lineaarinen liike?
Tasaista lineaarista liikettä edustaa vaakasuora viiva nopeus-aika-käyrässä, mikä osoittaa, että nopeus on vakio ajan kuluessa.
- Mikä on voimien rooli tasaisessa lineaarisessa liikkeessä?
Jos kappaleeseen ei vaikuta nettovoimia (tai jos kaikki voimat tasapainottuvat), kappale voi jatkaa liikkumistaan vakionopeudella eli tasaisessa lineaarisessa liikkeessä. Tämä on Newtonin ensimmäisen liikelain mukaista.
- Miten aika 't' mitataan tasaisessa lineaarisessa liikkeessä?
Aika 't' mitataan tyypillisesti havaitun liikkeen alusta sen loppuun.
- Onko mahdollista, että tasaisessa lineaarisessa liikkeessä oleva kappale pysähtyy?
Tasaisessa lineaarisessa liikkeessä oleva kappale ei pysähdy, ellei siihen vaikuta ulkoinen voima. Tämä perustuu Newtonin ensimmäiseen liikelakiin.
- Mitä tarkoittaa, että kappale liikkuu tasaisesti lineaarisesti avaruudessa?
Kappale, joka liikkuu avaruudessa tasaisesti lineaarisesti, liikkuu vakionopeudella suoraviivaisesti, ja se jatkaa liikkumistaan, ellei siihen vaikuta ulkoinen voima.
- Voiko kaksi kappaletta liikkua tasaisesti lineaarisesti toisiinsa nähden?
Kyllä, jos kaksi kappaletta liikkuu samaan suuntaan samalla vakionopeudella, ne ovat tasaisessa lineaarisessa liikkeessä toisiinsa nähden.
- Voimmeko soveltaa tasaisen lineaarisen liikkeen kaavaa (s = vt) kappaleeseen, joka liikkuu ympyränmuotoista rataa vakionopeudella?
Emme voi. Vaikka ympyränmuotoista rataa pitkin liikkuvan kappaleen nopeus saattaa olla vakio, se ei ole vakio, koska sen suunta muuttuu jatkuvasti. Kaava s = vt pätee yksinomaan tasaiseen lineaariseen liikkeeseen.
