Η κινηματική είναι η μελέτη της κίνησης χωρίς να λαμβάνονται υπόψη δυνάμεις. Οι τέσσερις εξισώσεις SUVAT (που ονομάζονται από τις μεταβλητές που χρησιμοποιούν) σας επιτρέπουν να λύσετε για οποιοδήποτε άγνωστο όταν γνωρίζετε τρεις από τις πέντε μεταβλητές: μετατόπιση (s), αρχική ταχύτητα (u), τελική ταχύτητα (v), επιτάχυνση (a) και χρόνος (t).
Οι Τέσσερις Εξισώσεις SUVAT
v = u + at
s = ut + ½at²
v² = u² + 2as
s = ½(u + v)t
Ορισμός των Μεταβλητών
- s = μετατόπιση (m)
- u = αρχική ταχύτητα (m/s)
- v = τελική ταχύτητα (m/s)
- a = επιτάχυνση (m/s²)
- t = χρόνος (s)
Παράδειγμα Βήμα προς Βήμα: Ελεύθερη Πτώση
Μια μπάλα αφήνεται από ηρεμία (u = 0) από κτίριο 45 m. Πόσο χρόνο χρειάζεται να φτάσει στο έδαφος και ποια είναι η ταχύτητα κρούσης; (g = 9,81 m/s²)
Εύρεση χρόνου: s = ut + ½at² 45 = 0 + ½ × 9,81 × t² t² = 45 / 4,905 = 9,17 t = 3,03 δευτερόλεπτα
Εύρεση ταχύτητας κρούσης: v = u + at v = 0 + 9,81 × 3,03 = 29,7 m/s (περίπου 66 mph)
Παράδειγμα Απόστασης Πέδησης
Αυτοκίνητο στα 60 mph (26,8 m/s) φρενάρει με επιβράδυνση −7,5 m/s²:
v² = u² + 2as → 0 = 26,8² + 2(−7,5)s s = 26,8² / (2 × 7,5) = 718,24 / 15 = 47,9 μέτρα (περίπου 157 πόδια)
Μέση vs. Στιγμιαία Ταχύτητα
Μέση ταχύτητα = συνολική μετατόπιση / συνολικός χρόνος (καλύπτει ολόκληρο το ταξίδι) Στιγμιαία ταχύτητα = ταχύτητα σε συγκεκριμένη στιγμή (αυτό που δείχνει το ταχύμετρο)
Χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή κινηματικής για να λύσετε για οποιαδήποτε μεταβλητή SUVAT.