Straipsnis apie fizikinius dydžius tiesiniame judėjime
1. Laiko intervalas
Kai objektas juda iš vienos vietos į kitą, jam reikalingas tam tikras laiko intervalas. Laiko simbolis yra t (laikas). Tarptautinė laiko sistemos vienetas yra sekundė (s).
2. Atstumas ir poslinkis
Atstumas yra objekto nueito kelio ilgis. Atstumas yra skaliarinis dydis, kuris nepriklauso nuo krypties. Atstumo simbolis yra d, o tarptautinis sistemos vienetas yra metras (m).
Poslinkis yra objekto padėties pasikeitimas. Poslinkis yra vektorinis dydis, taigi poslinkis susideda iš poslinkio dydžio ir poslinkio krypties. Poslinkis priklauso nuo krypties, todėl jis gali būti teigiamas arba neigiamas. Jei jis nurodomas Dekarto koordinatėmis, tai, pagal susitarimą, jei poslinkio kryptis yra teigiamos x ašies ir teigiamos y ašies kryptimi, tai poslinkis yra teigiamas. Priešingai, jei poslinkio kryptis yra neigiamos x ašies ir neigiamos y ašies kryptimi, tai poslinkis yra neigiamas. Poslinkio kryptis taip pat dažnai nurodoma šiaure, rytais, pietais, vakarais. Poslinkio simbolis yra d, o tarptautinis sistemos vienetas yra metras (m).
1 pavyzdinė problema:
Mokinys juda į rytus 2 metrus. Koks yra atstumas ir mokinio poslinkio dydis?
a = pradinė padėtis, b = galinė padėtis.
Atstumas (d) = 2 m
Poslinkio dydis (d) = 2 m. Poslinkio kryptis = rytai
2 pavyzdinė problema:
Mokinys pasislenka į rytus iki 2 metrų, o po to į vakarus iki 2 metrų. Koks yra mokinio pasislinkimo atstumas ir dydis?
a = pradinė ir galutinė padėtis
Atstumas (d) = 2 m + 2 m = 4 m
Poslinkio dydis (d) = 2 m – 2 m = 0. Galinė padėtis = pradinė padėtis, kurioje poslinkio nėra.
3 pavyzdinė problema:
Mokinys pasislenka į rytus 2 metrus, o po to į vakarus 1 metro atstumu. Koks yra mokinio pasislinkimo atstumas ir dydis?
a = pradinė padėtis, b = galutinė padėtis.
Atstumas (d) = 2 m + 1 m = 3 m
Poslinkio dydis (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Poslinkio kryptis = rytai
3. Greitis ir greitis
Greitis yra skaliarinis dydis, o slenksčio greitis – vektorinis dydis. Greitis susideda iš greičio dydžio ir greičio krypties. Greičio simbolis yra v, o greičio simbolis yra v (greitis). Tarptautinis greičio ir greičio matavimo vienetas yra metrai per sekundę (m/s).
a. Vidutinis greitis ir vidutinis greitis
1 pavyzdinė problema:
Mokinys 1 sekundę nueina į rytus 2 metrus. Koks yra mokinio vidutinis greitis ir vidutinio greičio dydis?
Vidutinio greičio kryptis = poslinkio kryptis = į rytus
2 pavyzdinė problema:
Mokinys 1 sekundę juda į rytus 2 metrus, o po to 2 sekundes juda į vakarus 1 metro atstumu. Koks yra mokinio vidutinis greitis ir vidutinio greičio dydis?
Vidutinio greičio kryptis = poslinkio kryptis = į rytus
b. Momentinis greitis ir momentinis greitis
Momentinis greitis = labai mažas atstumas, nuvažiuotas per labai trumpą laiko intervalą. Momentinio greičio dydis = labai mažas poslinkis, nuvažiuotas per labai trumpą laiko intervalą. Jei kada nors važiavote motociklu ar automobiliu, tikrai matėte spidometrą. Važiuojant motociklu, motociklo greitis kinta ir yra rodomas spidometre.
Fizikoje momentinis greitis dažnai sutrumpinamas kaip greitis. Panašiai ir momentinis greitis dažnai sutrumpinamas kaip greitis. Atkreipkite dėmesį, kad greičio dydį galime pakeisti greičiu. Taip yra todėl, kad greičio dydis laikomas lygiu greičiui. Greičio dydis laikomas lygiu greičiui, nes atstumas ir poslinkio dydis yra vienodi, jei jis yra labai mažas. Nors atstumas ir poslinkio dydis ne visada yra vienodi (palyginkite su diskusija apie atstumą ir poslinkį), tačiau jei atstumas ir poslinkio dydis yra labai maži, jie turi turėti tą pačią vertę.
4. Pagreitis
Pagreitis yra vektorinis dydis, todėl yra pagreičio dydis ir pagreičio kryptis. Pagreičio simbolis yra a (pagreitis). SI pagreičio vienetas yra metrai per sekundę kvadratu (m/s² ).
a. Vidutinis pagreitis
Pavyzdinė problema:
Automobilis pradeda judėti į rytus iš ramybės būsenos, kol 5 sekundes pasiekia 10 m/s greitį. Apskaičiuokite vidutinio pagreičio dydį!
Vidutinio pagreičio kryptis yra į rytus.
Vidutiniškai automobilio greitis padidėja 2 m/s kas sekundę. Jei automobilio pagreičio dydis yra pastovus, tai automobilio greitis visada padidėja 2 m/s kas sekundę. Jei automobilio pagreičio dydis nėra pastovus, tai automobilio greitis ne visada padidėja 2 m/s kas sekundę. Automobilio greitis gali padidėti 1 m/s per pirmąją sekundę, o po to – 3 m/s per antrąją. Tačiau vidutiniškai, judant 5 sekundes, automobilio greitis padidėja 2 m/s kas sekundę.
b. Momentinis pagreitis
Momentinis pagreitis yra greičio pokytis per labai trumpą laiko intervalą. Momentinis pagreitis dažnai vadinamas pagreičiu. Todėl jei sakoma, kad tai yra pagreitis, tai reiškia momentinį pagreitį. Sakoma, kad objektas patiria pagreitį, jei keičiasi jo greitis. Greitis taip pat yra vektorinis dydis, apimantis greičio dydį ir greičio kryptį. Todėl yra trys sąlygos, kuriomis judantis objektas sakomas greitėjantis. Pirma, sakoma, kad objektas patiria pagreitį, jei keičiasi greičio dydis (greičio kryptis yra pastovi).
Pirmajame pavyzdyje automobilis iš pradžių nejuda (v = 0). Po sekundės jo greitis padidėja iki 5 m/s. Automobilio greitis padidėja, todėl sakoma, kad automobilis greitėja. Antrajame pavyzdyje automobilis iš pradžių juda 5 m/s greičiu. Po sekundės automobilis sustoja. Automobilio greitis sumažėja, nes sakoma, kad automobilis patiria neigiamą pagreitį arba lėtėja. Antra, sakoma, kad objektas patiria greitėjimą, jei keičiasi jo greičio kryptis (greičio dydis yra pastovus). Greičio kryptis = poslinkio kryptis = judėjimo kryptis. Trečia, sakoma, kad objektas patiria greitėjimą, jei keičiasi ir jo greičio dydis, ir kryptis.
