Artikkel om fysikkens mengder i lineær bevegelse
1. Tidsintervall
Når et objekt beveger seg fra ett sted til et annet, trenger objektet et visst tidsintervall. Tidssymbolet er t (tid). Den internasjonale tidsenheten er sekunder (s).
2. Avstand og forskyvning
Avstand er lengden på banen et objekt tar. Avstand er en skalar størrelse, der størrelsen ikke er avhengig av retning. Avstandssymbolet er d og den internasjonale systemenheten er en meter (m).
Forskyvning er en endring i et objekts posisjon. Forskyvning er vektorstørrelser, så forskyvning består av størrelsen på forskyvningen og retningen på forskyvningen. Forskyvningen avhenger av retningen, slik at den kan være positiv eller negativ. Hvis den beregnes i kartesiske koordinater, er forskyvningen i henhold til avtalen positiv hvis forskyvningsretningen er i retning av den positive x-aksen og den positive y-aksen. Hvis forskyvningsretningen derimot er i retning av den negative x-aksen og den negative y-aksen, er forskyvningen negativ. Forskyvningsretningen angis også ofte i nord, øst, sør og vest. Symbolet for forskyvning er d, og den internasjonale måleenheten er en meter (m).
Eksempelproblem 1:
En elev beveger seg østover så langt som 2 meter. Hva er avstanden og størrelsen på elevens forskyvning?
a = startposisjon, b = endeposisjon.
Avstand (d) = 2 m
Størrelsen på forskyvningen (d) = 2 m. Forskyvningsretning = øst
Eksempelproblem 2:
En elev beveger seg østover så langt som 2 meter og deretter vestover så langt som 2 meter. Hva er avstanden og størrelsen på elevens forskyvning?
a = startposisjon og sluttposisjon
Avstand (d) = 2 m + 2 m = 4 m
Størrelsen på forskyvningen (d) = 2 m – 2 m = 0. Endeposisjon = startposisjon, slik at det ikke er noen forskyvning.
Eksempelproblem 3:
En elev beveger seg østover så langt som 2 meter og deretter vestover så langt som 1 meter. Hva er avstanden og størrelsen på elevens forskyvning?
a = startposisjon, b = sluttposisjon.
Avstand (d) = 2 m + 1 m = 3 m
Størrelsen på forskyvningen (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Forskyvningsretning = øst
3. Hastighet og hastighet
Hastighet er en skalar størrelse, mens hastighet er en vektorstørrelse. Hastighet består av størrelsen på hastigheten og hastighetens retning. Symbolet for hastighet er v og symbolet for hastighet er v (velocity). Den internasjonale systemets enhet for hastighet og hastighet er meter per sekund (m/s).
a. Gjennomsnittsfart og gjennomsnittshastighet
Eksempelproblem 1:
En elev beveger seg østover så langt som 2 meter i 1 sekund. Hva er gjennomsnittsfarten og størrelsen på gjennomsnittshastigheten til eleven?
Retningen på gjennomsnittshastigheten = forskyvningsretningen = mot øst
Eksempelproblem 2:
En elev beveger seg østover så langt som 2 meter i 1 sekund og beveger seg deretter vestover så langt som 1 meter i 2 sekunder. Hva er gjennomsnittsfarten og størrelsen på gjennomsnittshastigheten til eleven?
Retning på gjennomsnittshastighet = forskyvningsretning = mot øst
b. Momentan hastighet og momentan hastighet
Momentan hastighet = svært liten tilbakelagt distanse i løpet av et svært kort tidsintervall. Størrelsen på den momentane hastigheten = svært liten tilbakelagt forskyvning i løpet av et svært kort tidsintervall. Hvis du noen gang har kjørt motorsykkel eller bil, har du garantert sett et speedometer. Når du kjører motorsykkel, endres hastigheten til en motorsykkel og vises av speedometeret.
I fysikk forkortes ofte momentanhastighet til speed. På samme måte forkortes den momentane hastigheten ofte til velocity. Vær oppmerksom på at vi kan erstatte størrelsen på hastigheten med fart. Dette er fordi størrelsen på hastigheten anses som lik fart. Størrelsen på hastigheten anses som lik fart fordi avstand og størrelsen på forskyvningen er den samme hvis den er veldig liten. Selv om avstanden og størrelsen på forskyvningen ikke alltid er den samme (sammenlign med diskusjonen om avstand og forskyvning), men hvis avstanden og størrelsen på forskyvningen er veldig liten, må de ha samme verdi.
4. Akselerasjon
Akselerasjon er en vektormengde, så det finnes størrelsen på akselerasjonen og retningen på akselerasjonen. Symbolet for akselerasjon er a (akselerasjon). SI-enheten for akselerasjon er meter per sekund i annen (m/s² ).
a. Gjennomsnittlig akselerasjon
Eksempelproblem:
En bil begynner å bevege seg østover fra stillstand til den når en hastighet på 10 m/s i 5 sekunder. Beregn størrelsen på den gjennomsnittlige akselerasjonen!
Retningen på den gjennomsnittlige akselerasjonen er mot øst.
I gjennomsnitt øker bilens hastighet med 2 m/s hvert sekund. Hvis størrelsen på bilens akselerasjon er konstant, øker bilens hastighet alltid med 2 m/s hvert sekund. Hvis størrelsen på bilens akselerasjon ikke er konstant, øker ikke bilens hastighet alltid med 2 m/s hvert sekund. Bilens hastighet kan øke med 1 m/s det første sekundet, deretter med 3 m/s i sekundet. Men i gjennomsnitt, når den beveger seg i 5 sekunder, øker bilens hastighet med 2 m/s hvert sekund.
b. Momentan akselerasjon
Momentan akselerasjon er en endring i hastighet i løpet av et svært kort tidsintervall. Momentan akselerasjon kalles ofte akselerasjon. Derfor, hvis det sies å være akselerasjon, menes det momentan akselerasjon. Et objekt sies å oppleve akselerasjon hvis hastigheten endres. Hastighet er også en vektorstørrelse, som inkluderer størrelsen på hastigheten og hastighetsretningen. Derfor er det tre tilstander der et objekt i bevegelse sies å akselerere. For det første sies et objekt å oppleve akselerasjon hvis størrelsen på hastigheten eller farten endres (hastighetsretningen er konstant).
I det første eksemplet står en bil i utgangspunktet stille (v = 0). Ett sekund senere øker hastigheten til 5 m/s. Bilens hastighet øker, så bilen sies å akselerere. I det andre eksemplet beveger en bil seg i utgangspunktet med en hastighet på 5 m/s. Ett sekund deretter stopper bilen. Bilens hastighet avtar fordi bilen sies å oppleve en negativ akselerasjon eller bilen opplever en retardasjon. For det andre sies det at et objekt opplever akselerasjon hvis retningen på hastigheten endres (størrelsen på hastigheten eller farten er konstant). Hastighetsretning = forskyvningsretning = bevegelsesretning. For det tredje sies det at et objekt opplever akselerasjon hvis både størrelsen og retningen på hastigheten endres.
