FIZIKA

0%

 / 

 4  


Jednoliko pravolinijsko kretanje

Jednoliko pravolinijsko kretanje je kretanje brzinom stalnog iznosa i smjera. Brzina je u svakom trenutku jednaka srednjoj brzini i računa se prema formuli:

pri čemu je s0 put prijeđen do početka intervala t0, a s put prijeđen do kraja intervala t. Ako vrijeme počnemo mjeriti u trenutku t0, tada je t0=0. Dakle, jednoliko kretanje tijela počinje upravo u tom trenutku, pa je put do tog trenutka s0=0 i gornji izraz prelazi u:

Ako je tijelo do početnog trenutka prešlo put s0, tada je:

Grafički prikaz ovisnosti brzine o vremenu je dio pravca paralelan s apscisnom (vremenskom) osom prikazan na donjoj slici. Vidljivo je da je proizvod brzine i vremenskog intervala brojčano jednak površini pravougaonika stranica v i Δt, odnosno Δs = vΔt, što je jednako prijeđenom putu. Dakle, prijeđeni put je brojčano jednak površini pravougaonika ispod odgovarajućeg dijela grafa.

Budući da se brzina kod jednolikog pravolinijskog kretanja ne mijenja (Δv = 0), akceleracija je jednaka nuli (a = 0).
Ovisnost akceleracije o vremenu je prikazana na donjem grafu.

Jednoliko kretanje po pravcu u svakodnevnici je vrlo teško postići. Dobar primjer ovakvog kretanja u stvarnom okruženju je upotreba tempomata u automobilu kada se on kreće na ravnom dijelu ceste. Tempomat u automobilu je sistem koji automatski održava brzinu vozila.

Ako znamo brzinu, graf ovisnosti puta o vremenu za proizvoljno izabrani vremenski trenutak možemo dobiti na osnovu izraza s = vt, odnosno s = s0 + vt. Na grafu desno je prikazana ova ovisnost za brzine 1 m/s i 2 m/s bez i sa vrijednosti s0. Ovi podaci su uneseni u tabele, te tako dolazimo do tri grafa ovisnosti puta o vremenu.

Zelenom bojom je ucrtan graf ovisnosti za brzinu v = 1m/s, plavom bojom je ovisnost puta o vremenu za brzinu v = 2m/s, dok je ljubičastom bojom prikazan put za vrijednost brzine v = 2m/s i s0 = 2m.
Možemo primjetiti da je nagib grafa veći što je brzina veća, te da su grafovi ovisnosti puta o vremenu za kretanja jednakim brzinama međusobno paralelni.

Zadatak:
Neko se tijelo kreće jednoliko pravolinijski te za dvije sekunde prijeđe 4 m, zatim jednu sekundu stoji da bi se iduće četiri sekunde kretalo u suprotnom smjeru i prešlo 6 m. Potrebno je nacrtati graf:

a) pomaka (x,t-graf)
b) puta (s,t-graf)
c) brzine po pomaku (vx,t-graf)
d) brzine po putu (vs,t-graf)

Negativan predznak brzine na grafu (vx,t-graf) znači da je smjer brzine suprotan smjeru početne brzine.

Rješenje:


Jednoliko ubrzano pravolinijsko kretanje

Prethodno je bilo govora o kretanju sa stalnom brzinom (jednoliko pravolinijsko kretanje), a sada ćemo razmotriti kretanje kod kojega se brzina povećava, i to ne bilo kako nego jednoliko, tj. u jednakim vremenskim intervalima za jednake iznose. Ovakvo kretanje nazivamo jednoliko ubrzano pravolinijsko kretanje.
Kada tijelo u početnom trenutku nema brzine, onda takvo kretanje zovemo jednoliko ubrzano pravolinijsko kretanje bez početne brzine, o kojem će ovdje prvo i biti riječi.
Na sljedećoj slici je prikazan graf ovisnosti brzine od vremena za jednoliko ubrzano pravolinijsko kretanje bez početne brzine:

Ukoliko izračunamo srednju akceleraciju u tri različita vremenska intervala:
1. t0 = 1s i t = 2s (v0 = 2m/s i v = 4m/s)
2. t0 = 2s i t = 4s (v0 = 4m/s i v = 8m/s)
3. t0 = 2s i t = 2,5s (v0 = 4m/s i v = 5m/s)
prema formuli dobićemo rezultate za srednju akceleraciju u sva tri slučaja 2m/s.
Možemo, dakle primjetiti da srednje akceleracije imaju jednake vrijednosti u svim vremenskim intervalima bez obzira na njihovu veličinu i redoslijed. I trenutna bi akceleracija za vrijeme kretanja imala stalnu vrijednost.
Kod jednoliko ubrzanog pravolinijskog kretanja akceleracija je stalna (konstantna) i jednaka je srednjoj akceleraciji u bilo kojem vremenskom intervalu:

Ovisnost akceleracije o vremenu prikazana je grafički na sljedećoj slici. Iz ovog grafa možemo odrediti promjenu brzine tijela (Δv) u datom vremenskom intervalu (Δt). Promjena brzine je brojčano jednaka površini pravougaonika sa stranicama a i Δt.


Ako uzmemo da je t0=0, tada je i v=0, pa dobivamo izraz a=v/t, odnosno akceleracija za jednoliko ubrzano pravolinijsko kretanje bez početne brzine se može dobiti kada brzinu v podijelimo sa vremenom t za koje je ta brzina postignuta. Iz ovog izraza slijedi da je v=at.

Pogledajmo sada primjer gdje je a = 2m/s2 i a = 3m/s2.


Vidljivo je da je nagib grafa veći za veću akceleraciju.
Akceleracija je koeficijent smjera pravca na kojem leži graf ovisnosti brzine o vremenu.



Kod jednolikog pravolinijskog kretanja vidjeli smo da je put brojčano jednak površini pravougaonika određenog grafom u v,t - koordinatnom sistemu i apscisnom osom. Oblik između grafa u tom koordinatnom sistemu i apscisne ose nije kod drugih kretanja pravougaonik, ali iznos njegove površine uvijek prikazuje prijeđeni put.

« Previous Next »