სტატია ფიზიკის სიდიდეების შესახებ წრფივ მოძრაობაში
1. დროის ინტერვალი
როდესაც ობიექტი ერთი ადგილიდან მეორეზე გადაადგილდება, მას გარკვეული დროის ინტერვალი სჭირდება. დროის სიმბოლოა t (დრო). დროის საერთაშორისო სისტემის ერთეულია წამი (s).
2. მანძილი და გადაადგილება
მანძილი არის ობიექტის მიერ გავლილი გზის სიგრძე. მანძილი არის სკალარული სიდიდე, სადაც სიდიდე არ არის დამოკიდებული მიმართულებაზე. მანძილის სიმბოლოა d, ხოლო საერთაშორისო სისტემის ერთეულია მეტრი (მ).
გადაადგილება არის ობიექტის პოზიციის ცვლილება. გადაადგილება ვექტორული სიდიდეებია, ამიტომ გადაადგილება შედგება გადაადგილების სიდიდისგან და გადაადგილების მიმართულებისგან. გადაადგილება დამოკიდებულია მიმართულებაზე, ამიტომ ის შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. თუ ის გამოსახულია კარტეზიულ კოორდინატებში, მაშინ შეთანხმების თანახმად, თუ გადაადგილების მიმართულება დადებითი x ღერძისა და დადებითი y ღერძის მიმართულებითაა, მაშინ გადაადგილება დადებითია. პირიქით, თუ გადაადგილების მიმართულება უარყოფითი x ღერძისა და უარყოფითი y ღერძის მიმართულებითაა, მაშინ გადაადგილება უარყოფითია. გადაადგილების მიმართულება ასევე ხშირად აღინიშნება ჩრდილოეთის, აღმოსავლეთის, სამხრეთის და დასავლეთის დროს. გადაადგილების სიმბოლოა d, ხოლო საერთაშორისო სისტემის ერთეული არის მეტრი (m).
ნიმუშის ამოცანა 1:
სტუდენტი აღმოსავლეთისკენ 2 მეტრის მანძილზე მოძრაობს. რა მანძილი და რა სიდიდისაა სტუდენტის გადაადგილება?
a = საწყისი პოზიცია, b = საბოლოო პოზიცია.
მანძილი (d) = 2 მ
გადაადგილების სიდიდე (d) = 2 მ. გადაადგილების მიმართულება = აღმოსავლეთი
ნიმუშის ამოცანა 2:
სტუდენტი აღმოსავლეთისკენ 2 მეტრის მანძილზე მოძრაობს, შემდეგ კი დასავლეთისკენ 2 მეტრის მანძილზე. რა მანძილითა და სიდიდით გადაადგილდება სტუდენტი?
a = საწყისი პოზიცია და საბოლოო პოზიცია
მანძილი (დ) = 2 მ + 2 მ = 4 მ
გადაადგილების სიდიდე (d) = 2 მ – 2 მ = 0. საბოლოო პოზიცია = საწყისი პოზიცია ისე, რომ გადაადგილება არ მოხდეს.
ნიმუშის ამოცანა 3:
სტუდენტი აღმოსავლეთისკენ 2 მეტრის მანძილზე მოძრაობს, შემდეგ კი დასავლეთისკენ 1 მეტრის მანძილზე. რა მანძილითა და სიდიდით გადაადგილდება სტუდენტი?
a = საწყისი პოზიცია, b = საბოლოო პოზიცია.
მანძილი (დ) = 2 მ + 1 მ = 3 მ
გადაადგილების სიდიდე (d) = 2 მ – 1 მ = 1 მ. გადაადგილების მიმართულება = აღმოსავლეთი
3. სიჩქარე და სისწრაფე
სიჩქარე სკალარული სიდიდეა, ხოლო სიჩქარე ვექტორული სიდიდე. სიჩქარე შედგება სიჩქარის სიდიდისგან და სიჩქარის მიმართულებისგან. სიჩქარის სიმბოლოა v, ხოლო სიჩქარის სიმბოლოა v (სიჩქარე). სიჩქარისა და სიჩქარის საერთაშორისო სისტემის ერთეულია მეტრი წამში (მ/წმ).
ა. საშუალო სიჩქარე და საშუალო სიჩქარე
ნიმუშის ამოცანა 1:
სტუდენტი 1 წამის განმავლობაში აღმოსავლეთისკენ 2 მეტრით მოძრაობს. რა არის მოსწავლის საშუალო სიჩქარე და საშუალო სიჩქარის სიდიდე?
საშუალო სიჩქარის მიმართულება = გადაადგილების მიმართულება = აღმოსავლეთისკენ
ნიმუშის ამოცანა 2:
სტუდენტი 1 წამის განმავლობაში 2 მეტრით აღმოსავლეთისკენ მოძრაობს, შემდეგ კი 2 წამის განმავლობაში 1 მეტრით დასავლეთისკენ. რა არის მოსწავლის საშუალო სიჩქარე და საშუალო სიჩქარის სიდიდე?
საშუალო სიჩქარის მიმართულება = გადაადგილების მიმართულება = აღმოსავლეთისკენ
ბ. მყისიერი სიჩქარე და მყისიერი სიჩქარე
მყისიერი სიჩქარე = ძალიან მცირე მანძილი, რომელიც გაიარა ძალიან მოკლე დროის ინტერვალში. მყისიერი სიჩქარის სიდიდე = ძალიან მცირე გადაადგილება, რომელიც გაიარა ძალიან მოკლე დროის ინტერვალში. თუ ოდესმე გიმგზავრიათ მოტოციკლით ან ავტომობილით, აუცილებლად გინახავთ სპიდომეტრი. მოტოციკლით მართვისას მოტოციკლის სიჩქარე იცვლება და ამას სპიდომეტრი აჩვენებს.
ფიზიკაში მყისიერ სიჩქარეს ხშირად შემოკლებით სიჩქარე ეწოდება. ანალოგიურად, მყისიერ სიჩქარეს ხშირად შემოკლებით სიჩქარე ეწოდება. გაითვალისწინეთ, რომ სიჩქარის სიდიდე სიჩქარით შეგვიძლია ჩავანაცვლოთ. ეს იმიტომ ხდება, რომ სიჩქარის სიდიდე სიჩქარის ტოლად ითვლება. სიჩქარის სიდიდე სიჩქარის ტოლად ითვლება, რადგან მანძილი და გადაადგილების სიდიდე ერთნაირია, თუ ის ძალიან მცირეა. მიუხედავად იმისა, რომ მანძილი და გადაადგილების სიდიდე ყოველთვის ერთნაირი არ არის (შეადარეთ მანძილისა და გადაადგილების შესახებ განხილვას), მაგრამ თუ მანძილი და გადაადგილების სიდიდე ძალიან მცირეა, მაშინ მათ ერთი და იგივე მნიშვნელობა უნდა ჰქონდეთ.
4. აჩქარება
აჩქარება ვექტორული სიდიდეა, ამიტომ არსებობს აჩქარების სიდიდე და მიმართულება. აჩქარების სიმბოლოა a (აჩქარება). აჩქარების SI ერთეულია მეტრი წამში კვადრატში (მ/წმ² ).
ა. საშუალო აჩქარება
ნიმუშის პრობლემა:
ავტომობილი უძრავიდან აღმოსავლეთისკენ მოძრაობას იწყებს მანამ, სანამ 5 წამის განმავლობაში 10 მ/წმ სიჩქარეს არ მიაღწევს. გამოთვალეთ საშუალო აჩქარების სიდიდე!
საშუალო აჩქარების მიმართულება აღმოსავლეთისკენაა.
საშუალოდ, ავტომობილის სიჩქარე წამში 2 მ/წმ-ით იზრდება. თუ ავტომობილის აჩქარების სიდიდე მუდმივია, მაშინ ავტომობილის სიჩქარე წამში ყოველთვის 2 მ/წმ-ით იზრდება. თუ ავტომობილის აჩქარების სიდიდე მუდმივი არ არის, მაშინ ავტომობილის სიჩქარე წამში ყოველთვის 2 მ/წმ-ით არ იზრდება. შეიძლება ავტომობილის სიჩქარე პირველ წამში 1 მ/წმ-ით გაიზარდოს, შემდეგ კი წამში 3 მ/წმ-ით გაზრდით. თუმცა, საშუალოდ, 5 წამის განმავლობაში მოძრაობისას, ავტომობილის სიჩქარის სიდიდე წამში 2 მ/წმ-ით იზრდება.
ბ. მყისიერი აჩქარება
მყისიერი აჩქარება არის სიჩქარის ცვლილება ძალიან მოკლე დროის ინტერვალში. მყისიერ აჩქარებას ხშირად აჩქარებას უწოდებენ. ამიტომ, თუ მას აჩქარებას უწოდებენ, მაშინ იგულისხმება მყისიერი აჩქარება. ამბობენ, რომ ობიექტი განიცდის აჩქარებას, თუ მისი სიჩქარე იცვლება. სიჩქარე ასევე ვექტორული სიდიდეა, რომელიც მოიცავს სიჩქარის სიდიდეს და სიჩქარის მიმართულებას. ამიტომ, არსებობს სამი პირობა, როდესაც მოძრავი ობიექტი აჩქარებულად ითვლება. პირველი, ამბობენ, რომ ობიექტი განიცდის აჩქარებას, თუ სიჩქარის ან სიჩქარის სიდიდე იცვლება (სიჩქარის მიმართულება მუდმივია).
პირველ მაგალითში, ავტომობილი თავდაპირველად უძრავ მდგომარეობაშია (v = 0). ერთი წამის შემდეგ მისი სიჩქარე იზრდება 5 მ/წმ-მდე. ავტომობილის სიჩქარე იზრდება, ამიტომ ამბობენ, რომ ავტომობილი აჩქარებს. მეორე მაგალითში, ავტომობილი თავდაპირველად მოძრაობს 5 მ/წმ სიჩქარით. ერთი წამის შემდეგ ავტომობილი ჩერდება. ავტომობილის სიჩქარე მცირდება, რადგან ამბობენ, რომ ავტომობილი განიცდის უარყოფით აჩქარებას ან ავტომობილი განიცდის შენელებას. მეორე, ამბობენ, რომ ობიექტს აჩქარება აქვს, თუ მისი სიჩქარის მიმართულება იცვლება (სიჩქარის ან სიჩქარის სიდიდე მუდმივია). სიჩქარის მიმართულება = გადაადგილების მიმართულება = მოძრაობის მიმართულება. მესამე, ამბობენ, რომ ობიექტს აჩქარება აქვს, თუ მისი სიჩქარის როგორც სიდიდე, ასევე მიმართულება იცვლება.
