非等速直線運動

非勻速直線運動的定義

非等速直線運動是指物體做勻加速運動。換句話說,非勻速直線運動是指加速度大小和方向都保持不變的運動。加速度方向恆定,速度方向恆定,位移方向恆定,運動方向也恆定,因此物體沿直線運動。勻加速運動意味著速度或速率的大小呈規律性增加。

第一個例子:

一個物體最初處於靜止狀態。 1秒後,物體的速度變成2公尺/秒。 2秒後,物體的速度變成4公尺/秒。 3秒後,物體的速度變成6公尺/秒。 4秒後,物體的速度變成8公尺/秒。以此類推…

物體的速度每 1 秒增加 2 公尺/秒。物體所受到的加速度恆定為 2 公尺/秒² 或 2 公尺/秒²。

第二個例子:

一个物体最初以 10 米/秒的速度运动。一秒後。

速度降至 9 公尺/秒。兩秒後,速度降至 8 公尺/秒。三秒後,速度降至 7 公尺/秒。四秒後,速度降至 6 公尺/秒。以此類推…物體的速度每秒鐘減少 1 公尺/秒。物體的減速度恆定為每秒 1 公尺/秒²。

非勻速直線運動方程

常用的方程式有三種:

v t = v o + at

d = v o t + 1⁄2 at 2

v t 2 = v o 2 + 2 ad

v o = 初始速度(公尺/秒),v t = 最終速度(公尺/秒),a = 加速度(公尺/秒²),t = 時間間隔(秒),d = 距離(公尺)。

例題1:

一個粒子最初處於靜止狀態,然後受到 2 m/ s²的恆定加速度,持續 10 秒。計算粒子的最終速度。

解決方案:

無需方程式:

加速度 (a) = 2 m/s²表示速度 (v) 每 1 秒增加 2 m/s。 2 秒後,v = 4 m/s。 10 秒後,v = 20 m/s。

利用公式:

已知:初始速度v₀ = 0 m/s(粒子靜止),加速度 a = 2 m/s² ,時間 t = 10 s

通緝: v t

v t = v o + at = 0 + (2)(10) = 20 m/s

例題2:

一輛汽車以 60 公里/小時的速率沿直線行駛。由於前方有障礙物,駕駛煞車,汽車的減速為 10 公尺/秒²。煞車後,汽車停止前還行駛了多遠?

已知:

v o = 60 km/h = 60(1000 m)/3600 s = 17 m/s

vt = 0 公尺/秒(汽車停止)

2a = – 10 公尺/秒

所需:距離(d)

解決方案:

v t 2 = v o 2 + 2 ad

(0) 2 = (17) 2 + 2(-10) d

0 = 289 – 20 天

289 = 20 天

d = 289 : 20 = 14.45 米

例題3:

下圖為非勻速直線運動圖,其中 v 代表速度,t 代表時間。根據該圖,物體的加速度大小為…

非勻速直線運動 1

非勻速直線運動 2

例題4:

汽車的移動軌跡會形成速度 (v) 與時間 (t) 的關係圖,如圖所示。如果圖下的面積(陰影部分)為 48 米,那麼汽車的加速度為…

非勻速直線運動 3

陰影區域 = 總距離 = 48 米

v₀ = 8 公尺/秒,vₜ = 16 公尺/秒,t = 1 公尺/秒

v t = v o + at

16 = 8 + a (1)

a = 16 – 8

a = 8 公尺/秒²

or

非勻速直線運動 4

關於非勻速直線運動的概念性問題與答案

  1. 什麼是非勻速直線運動?

    非等速直線運動是指物體沿直線運動但速度或速率變化的運動。

  2. 非勻速直線運動如何在距離-時間圖上表示?

    非勻速直線運動在距離-時間圖上以曲線表示。

  3. 加速度在非勻速直線運動中扮演什麼角色?

    加速度是非勻速直線運動的關鍵因素。它是速度隨時間變化的速率。

  4. 如何在速度-時間圖上辨識非勻速直線運動?

    非勻速直線運動在速度-時間圖上表現為非水平(上升或下降)的線,顯示速度隨時間變化。

  5. 在國際單位制(SI)中,加速度的單位是什麼?

    國際單位制中加速度的單位是公尺每秒平方(m/s²)。

  6. 已知初速、加速度和時間,非等速直線運動的位移公式是什麼?

    公式為 s = ut + ½at²,其中 s 為位移,u 為初速,a 為加速度,t 為時間。

  7. 在非等速直線運動中,位移「s」可以是負值嗎?

    是的,在非勻速直線運動中,位移「s」可以是負值。這表示運動方向與所選正方向相反。

  8. 做非等速直線運動的物體有可能停止嗎?

    是的,非等速率直線運動的物體,如果其加速度與運動方向相反,並且使物體的速度顯著減小到零,則可以停止。

  9. 已知初速、加速度和時間,非勻速直線運動的末速公式為何?

    公式為 v = u + at,其中 v 為末速度,u 為初速,a 為加速度,t 為時間。

  10. 如何將加加速度的概念應用於非勻速直線運動?

加加速度是指加速度的變化率。在非勻速直線運動中,如果加速度不是恆定的,而是隨時間變化,則存在加加速度。