17 Παράδειγμα σταθερής ταχύτητας: Λεπτομερής εξήγηση και γεγονότα

Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε διάφορα παραδείγματα σταθερής ταχύτητας με λεπτομερείς εξηγήσεις και γεγονότα.

Ακολουθεί μια λίστα με παραδείγματα σταθερής ταχύτητας:-

Αντικείμενο σε κυκλική κίνηση

Ένα αντικείμενο που κινείται σε κυκλική διαδρομή ακτίνας 'r' διανύει απόσταση 2πr σε κάθε γύρο με γωνιακή ταχύτητα ω.

Θεωρήστε ένα αντικείμενο σε κυκλική κίνηση που καλύπτει μια απόσταση 's' σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα 't'. Έστω «θ» μια γωνία που δημιουργείται από το σωματίδιο που μετατοπίζεται από την αρχική του θέση.

59 εικόνα
Η κίνηση ενός αντικειμένου σε κυκλική κίνηση

Η γραμμική ταχύτητα του σωματιδίου είναι μια αλλαγή στη θέση του αντικειμένου σε χρόνο t.

v=s / t

Το 's' είναι μια μετατόπιση ενός σωματιδίου που έχει μήκος τόξου και μπορεί να υπολογιστεί ως γινόμενο της γωνίας που δημιουργεί το σωματίδιο στη μετατόπιση και της ακτίνας του κύκλου.

s= θr

Αντικαθιστώντας αυτό στην παραπάνω εξίσωση, έχουμε

v=rθ/ t

Δεδομένου ότι η γωνιακή ταχύτητα είναι ίση με τη μεταβολή της γωνίας σε σχέση με το χρόνο. μπορούμε να ξαναγράψουμε την εξίσωση ως

v=rω

Όπου το ω είναι μια γωνιακή ταχύτητα

Η γωνιακή ταχύτητα του αντικειμένου είναι σταθερή αν η γραμμική ταχύτητα του αντικειμένου παραμένει σταθερή.

Κίνηση αντικειμένου λόγω κεντρομόλου δύναμης

Το αντικείμενο σε μια κεντρομόλο κίνηση ασκεί την κεντρομόλο δύναμη που ενεργεί προς το κέντρο της κυκλικής διαδρομής και η γραμμική ταχύτητα του αντικειμένου παραμένει κάθετη προς την κεντρομόλο δύναμη.

Η κεντρομόλος δύναμη που ασκείται στο αντικείμενο με κυκλική κίνηση δίνεται από την εξίσωση

F=mv2/r

Όπου r είναι η ακτίνα της κυκλικής διαδρομής

Το V είναι μια γραμμική ταχύτητα

Το Μ είναι μια μάζα του σωματιδίου

Εάν υπάρχει μια εξωτερική δύναμη που ασκεί στο αντικείμενο που κρατά το αντικείμενο σε κυκλική κίνηση, το

ma=mv2/r

a=v2/r

v2=αρ

117 εικόνα

Επομένως, η ταχύτητα του αντικειμένου είναι σταθερή αν η γωνιακή επιτάχυνση του αντικειμένου είναι σταθερή.

Επανάσταση ενός φεγγαριού γύρω από τη Γη

Η ταχύτητα ενός φεγγαριού που περιστρέφεται γύρω από τη Γη είναι σχεδόν σε σταθερό ρυθμό. Το φεγγάρι ολοκληρώνει μια περιστροφή γύρω από τη Γη σε 27.3 ημέρες που ισούται με T=27.3 x 24 x 60 x 60 = 23,58,720 δευτερόλεπτα

Η απόσταση της σελήνης από το κέντρο της Γης είναι 3,84,000 km

Η απόσταση που διανύει το φεγγάρι σε μία περιστροφή είναι ίση με την περιφέρεια της κυκλικής διαδρομής. Επομένως, η ταχύτητα της κίνησης είναι V= 2π r/T

V= 2π x 384000 x 1000/2358720=1022 m/s

Η ταχύτητα ενός φεγγαριού που περιστρέφεται γύρω από τη Γη είναι 1022 m/s και είναι σταθερή.

Ένα άτομο που περπατά στο δρόμο με σταθερή ταχύτητα

Ένας άντρας που περπατά στο δρόμο με τη σταθερή του ταχύτητα θα διανύσει ίση απόσταση σε ίσο χρονικό διάστημα. Αυτό μπορεί να είναι ένα παράδειγμα σταθερής ταχύτητας.

Τραβήξτε νερό από πηγάδι με τη βοήθεια τροχαλίας

Κατά την άντληση νερού από ένα πηγάδι χρησιμοποιώντας μια τροχαλία, η δύναμη εφαρμόζεται προς τα κάτω, αλλά η δύναμη αντίδρασης είναι προς την κατεύθυνση προς τα πάνω. Η ταχύτητα της ανύψωσης του κάδου εξαρτάται από το μήκος του σχοινιού που τεντώνεται σε κάθε τράβηγμα.

Το μήκος του σχοινιού που τεντώνεται εξαρτάται από την κίνηση του χεριού και το μήκος του χεριού. Ως εκ τούτου η ταχύτητα του κάδου και το γωνιώδης επιτάχυνση της τροχαλίας θα είναι σταθερή.

Μια ακτίνα φωτός

Ένα φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή με σταθερή ταχύτητα 3 x 108 Κυρία. Ένα φως δείχνει διάφορα άλλα φαινόμενα στη φύση όπως σκέδαση, διασπορά, ανάκλαση, διάθλαση, ολική εσωτερική διάθλαση, παρεμβολή, περίθλαση κ.λπ.

Η ταχύτητα του φωτός είναι ίση με το γινόμενο του μήκους κύματος του φωτός και της συχνότητας του ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων ως c=fλ.

Ταχύτητα του αντικειμένου στο κενό

Εάν το αντικείμενο πέσει στο κενό, επιταχύνει με σταθερή ταχύτητα και βιώνει ελεύθερη πτώση. Όλα τα αντικείμενα στο κενό θα κινούνται με την ίδια ταχύτητα ανεξάρτητα από το σχήμα, το μέγεθος, την πυκνότητα ή το βάρος τους. Η ταχύτητα του αντικειμένου σε μια κίνηση στο κενό είναι σταθερή.

Ηχητικό κύμα

Το ηχητικό κύμα ταξιδεύει με ταχύτητα 332 m/s σε κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Η ταχύτητα του ήχου καθορίζεται από την απόσταση που διανύουν τα ηχητικά κύματα σε μια ορισμένη χρονική διάρκεια.

Η ταχύτητα ενός ηχητικού κύματος ποικίλλει ανάλογα με την πυκνότητα των διαφορετικών μέσων και τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν με σταθερό ρυθμό.

ρολόι

Ο λεπτοδείκτης, ο δείκτης της ώρας και ο δεύτερος δείκτης στο ρολόι κινούνται με σταθερή ταχύτητα. Το σημείο στο κέντρο όπου συνδέονται όλα τα χέρια μοιάζει με ένα στιγμιαίο κεντρικό σημείο.

Ένα ρολόι μετρά γωνία 360 μοιρών και κάθε λεπτό στο ρολόι είναι ίσο με 1 μοίρα. Ένα δεύτερο χέρι ταξιδεύει 360 μοίρες σε ένα λεπτό, επομένως η ταχύτητα του δεύτερου χεριού είναι

δευτ.

Ένας λεπτοδείκτης καλύπτει 360 μοίρες σε 1 ώρα, επομένως η ταχύτητα του λεπτοδείκτη είναι

πρακτικά

Ένας ωροδείκτης μετατοπίζει 30 μοίρες σε 1 ώρα, επομένως η ταχύτητα ενός ωροδείκτη είναι

πρακτικά

Ένα αυτοκίνητο που ταξιδεύει σε ένα δρόμο με σταθερή ταχύτητα

Ένα αυτοκίνητο που κινείται με σταθερή ταχύτητα θα διανύσει ίση απόσταση σε ίση χρονική διάρκεια ως εκ τούτου είναι ένα παράδειγμα σταθερής ταχύτητας. Η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου μετριέται ως ο λόγος της απόστασης που διανύει το αυτοκίνητο από την αρχική του θέση για να φτάσει σε μια ορισμένη απόσταση σε χρόνο 't'.

Μια μπάλα που κινείται σε μια επίπεδη επιφάνεια

Μια μπάλα μπορεί να ταξιδέψει με την ίδια ταχύτητα εκτός αν ασκήσει εξωτερική δύναμη που αυξάνει ή μειώνει την ταχύτητα της μπάλας για να μετατοπίσει τη θέση της.

Ανεμιστήρας

Ένας ανεμιστήρας που περιστρέφεται στο α σταθερή ταχύτητα δίνει σταθερή γωνιακή ταχύτητα μέχρι να αλλάξει η ταχύτητα του ανεμιστήρα.

Κλεψύδρα

Μια κλεψύδρα γεμάτη άμμο πέφτει κάτω από την τρύπα με σταθερή ταχύτητα.

Η κλεψύδρα είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε η δυνάμεις τριβής λόγω άμμου και γυαλιού ακυρώνονται και ασκείται σταθερή πίεση στην τρύπα που κάνει την άμμο να πέφτει κάτω από την τρύπα. Η άμμος γεμάτη σε γυαλί πέφτει με σταθερό ρυθμό και ως εκ τούτου χρησιμοποιείται ως χρονόμετρο.

Τρένο

Ένα τρένο είναι ένα παράδειγμα σταθερής ταχύτητας, η οποία διανύει την ίδια απόσταση σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα.

Ηλεκτρικά οχήματα χωρίς γρανάζια

Τα ηλεκτρικά οχήματα λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια. Ένα όχημα χωρίς ταχύτητα θα κινείται με την ίδια ταχύτητα και μόνο προς την εμπρός κατεύθυνση.

Φωτόνιο

Ένα φωτόνιο που είναι σωματίδιο φωτός παρασύρεται εύκολα και κινείται με την ταχύτητα του φωτός. Η ταχύτητα ενός φωτονίου είναι σταθερή.

Πουλιά που πετούν

Η ταχύτητα των πουλιών είναι ως επί το πλείστον σταθερή ενώ πετούν. Τα περισσότερα από τα πουλιά παρατηρείται να ταλαντεύονται με σταθερή ταχύτητα. Επομένως, μπορούμε να υπολογίσουμε την αναμενόμενη ημερομηνία και ώρα των πουλιών που αποτολμούν από τις μακρινές τοποθεσίες.

Τι είναι σταθερή ταχύτητα;

Η ταχύτητα του αντικειμένου ορίζεται ως ο ρυθμός αλλαγής της θέσης ενός αντικειμένου σε ένα σταθερό χρονικό διάστημα.

Εάν η απόσταση που διανύει το αντικείμενο σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα είναι σταθερή για κάθε χρονικό διάστημα, τότε η ταχύτητα του αντικειμένου θα είναι σταθερή.

gif

Ως εκ τούτου,

x2-x1=Σταθερός

Για να είναι σταθερή η ταχύτητα, η αλλαγή στη θέση του αντικειμένου πρέπει να είναι σταθερή μαζί με το χρόνο.

Διαβάστε περισσότερα για την Σταθερή Ταχύτητα.

Γράφημα θέσης-χρόνου για σταθερή ταχύτητα

Η μετατόπιση του αντικειμένου στο χρόνο αναπαρίσταται στο παρακάτω γράφημα θέσης-χρόνου.

Παράδειγμα σταθερής ταχύτητας
Γράφημα θέσης-χρόνου

Η κλίση του γραφήματος θέσης-χρόνου δίνει την ταχύτητα του αντικειμένου μεταξύ των δύο χρονικών διαστημάτων ενώ μετατοπίζεται από τη μια θέση στην άλλη. Η κλίση του γραφήματος είναι γραμμική και σταθερή σε όλη την κλίση.

Διαβάστε περισσότερα για την Πώς να υπολογίσετε την αρνητική ταχύτητα: Παράδειγμα και προβλήματα.

Συχνές Ερωτήσεις

Q1. Εάν ένα αντικείμενο ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα 12 m/s, τότε υπολογίστε την απόσταση που διένυσε το αντικείμενο μετά από 1 λεπτό.

Λύση: 1 λεπτό=60 δευτερόλεπτα

Η απόσταση που διανύει το αντικείμενο σε 60 δευτερόλεπτα ταξιδεύοντας με ταχύτητα 12 m/s θα είναι

= 12m/s\χρόνες 60s=720m

Ως εκ τούτου, η απόσταση που διανύει το αντικείμενο σε 1 λεπτό είναι 720 μέτρα.

Πώς φαίνεται ένα γράφημα της ταχύτητας v/s χρόνου θα για μια σταθερή ταχύτητα;

Ένα αντικείμενο με σταθερή ταχύτητα θα ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή καλύπτοντας ίση απόσταση σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα.

Δεδομένου ότι η ταχύτητα του αντικειμένου θα είναι σταθερή όλη την ώρα, η επιτάχυνση του αντικειμένου που είναι μια κλίση του γραφήματος θα είναι μηδέν. Αυτό σημαίνει ότι η κλίση του γραφήματος θα είναι μια ευθεία γραμμή.

Διαβάστε επίσης: