Artikel om fysikmängder i linjär rörelse
1. Tidsintervall
När ett objekt förflyttas från en plats till en annan behöver objektet ett visst tidsintervall. Tidssymbolen är t (tid). Den internationella tidsenheten är sekund (s).
2. Avstånd och förskjutning
Avstånd är längden på den väg ett objekt tar. Avstånd är en skalär kvantitet, där kvantiteten inte är beroende av riktning. Avståndssymbolen är d och den internationella systemets enhet är en meter (m).
Förskjutning är en förändring av ett objekts position. Förskjutning är vektorstorheter, så förskjutning består av förskjutningens storlek och förskjutningens riktning. Förskjutningen beror på riktningen så att den kan vara positiv eller negativ. Om den anges i kartesiska koordinater, så är förskjutningen enligt överenskommelsen positiv om förskjutningens riktning är i riktning mot den positiva x-axeln och den positiva y-axeln. Om förskjutningen däremot är i riktning mot den negativa x-axeln och den negativa y-axeln, så är förskjutningen negativ. Förskjutningens riktning anges också vanligtvis i norr, öster, söder och väster. Symbolen för förskjutning är d och den internationella enheten är en meter (m).
Exempelproblem 1:
En elev rör sig österut så långt som 2 meter. Vilket är avståndet och storleken på elevens förskjutning?
a = utgångsläge, b = ändläge.
Avstånd (d) = 2 m
Förskjutningens storlek (d) = 2 m. Förskjutningens riktning = österut
Exempelproblem 2:
En elev rör sig österut så långt som 2 meter och sedan västerut så långt som 2 meter. Vilket är avståndet och storleken på elevens förskjutning?
a = startposition och slutposition
Avstånd (d) = 2 m + 2 m = 4 m
Förskjutningens storlek (d) = 2 m – 2 m = 0. Ändposition = utgångsposition så att ingen förskjutning sker.
Exempelproblem 3:
En elev rör sig österut så långt som 2 meter och sedan västerut så långt som 1 meter. Vilket är avståndet och storleken på elevens förskjutning?
a = startposition, b = slutposition.
Avstånd (d) = 2 m + 1 m = 3 m
Förskjutningens storlek (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Förskjutningens riktning = österut
3. Hastighet och hastighet
Hastighet är en skalär kvantitet, medan hastighet är en vektorkvantitet. Hastighet består av hastighetens magnitud och hastighetens riktning. Symbolen för hastighet är v och symbolen för hastighet är v (velocity). Den internationella enheten för hastighet och hastighet är meter per sekund (m/s).
a. Medelhastighet och medelhastighet
Exempelproblem 1:
En elev rör sig österut så långt som 2 meter under 1 sekund. Vad är elevens medelhastighet och storleken på medelhastigheten?
Medelhastighetens riktning = förskjutningens riktning = österut
Exempelproblem 2:
En elev rör sig österut så långt som 2 meter i 1 sekund och sedan västerut så långt som 1 meter i 2 sekunder. Vad är elevens medelhastighet och storleken på dess medelhastighet?
Medelhastighetens riktning = förskjutningens riktning = österut
b. Momentan hastighet och momentan hastighet
Momentan hastighet = mycket liten tillryggalagd sträcka under ett mycket kort tidsintervall. Storleken på den momentana hastigheten = mycket liten tillryggalagd förskjutning under ett mycket kort tidsintervall. Om du någonsin har kört motorcykel eller bil har du säkert sett en hastighetsmätare. När du kör motorcykel ändras motorcykelns hastighet och visas av hastighetsmätaren.
Inom fysiken förkortas ofta momentan hastighet till speed. På samma sätt förkortas den momentana hastigheten ofta till velocity. Observera att vi kan ersätta hastighetens storlek med speed. Detta beror på att hastighetens storlek anses vara lika med speed. Hastighetens storlek anses vara lika med hastighet eftersom avståndet och förskjutningens storlek är desamma om den är mycket liten. Även om avståndet och förskjutningens storlek inte alltid är desamma (jämför med diskussionen om avstånd och förskjutning), men om avståndet och förskjutningens storlek är mycket små måste de ha samma värde.
4. Acceleration
Acceleration är en vektorstorhet, så det finns accelerationens storlek och accelerationens riktning. Symbolen för acceleration är a (acceleration). SI-enheten för acceleration är meter per sekund i kvadrat (m/s).2).
a. Genomsnittlig acceleration
Exempelproblem:
En bil börjar röra sig österut från stillastående tills den når en hastighet av 10 m/s under 5 sekunder. Beräkna storleken på den genomsnittliga accelerationen!
Riktningen för den genomsnittliga accelerationen är österut.
I genomsnitt ökar bilens hastighet med 2 m/s varje sekund. Om bilens acceleration är konstant ökar bilens hastighet alltid med 2 m/s varje sekund. Om bilens acceleration inte är konstant ökar bilens hastighet inte alltid med 2 m/s varje sekund. Bilens hastighet kan öka med 1 m/s under den första sekunden och sedan med 3 m/s under sekunden. Men i genomsnitt, när bilen rör sig i 5 sekunder, ökar bilens hastighet med 2 m/s varje sekund.
b. Momentan acceleration
Momentan acceleration är en förändring i hastighet under ett mycket kort tidsintervall. Momentan acceleration kallas ofta acceleration. Om det sägs vara en acceleration, menas därför momentan acceleration. Ett objekt sägs uppleva acceleration om dess hastighet ändras. Hastighet är också en vektorstorhet, som inkluderar hastighetens storlek och hastighetens riktning. Därför finns det tre tillstånd under vilka ett rörligt objekt sägs accelerera. För det första sägs ett objekt uppleva acceleration om hastighetens storlek eller hastighet ändras (hastighetens riktning är konstant).
I det första exemplet står en bil initialt i stillastående (v = 0). En sekund senare ökar dess hastighet till 5 m/s. Bilens hastighet ökar, så bilen sägs accelerera. I det andra exemplet rör sig en bil initialt med en hastighet av 5 m/s. En sekund stannar bilen sedan. Bilens hastighet minskar eftersom bilen sägs uppleva en negativ acceleration eller bilen upplever en retardation. För det andra sägs ett objekt uppleva acceleration om riktningen på dess hastighet ändras (hastighetens storlek eller hastighet är konstant). Hastighetsriktning = förskjutningsriktning = rörelseriktning. För det tredje sägs ett objekt uppleva acceleration om både storleken och riktningen på dess hastighet ändras.
