İnsanın hər gün rastlaşdığı kosmosda cisimlərin ən çox yayılmış hərəkət növlərindən biri vahid sürətlənmiş düzxətli hərəkətdir. Ümumtəhsil məktəblərinin 9-cu sinfində fizika kursunda bu hərəkət növü ətraflı öyrənilir. Bunu məqalədə nəzərdən keçirin.
Hərəkətin kinematik xüsusiyyətləri
Fizikada vahid sürətlənmiş düzxətli hərəkəti təsvir edən düsturlar verməzdən əvvəl onu xarakterizə edən kəmiyyətləri nəzərə alın.
İlk növbədə bu, keçilən yoldur. Biz onu S hərfi ilə işarə edəcəyik. Tərifə görə, yol bədənin hərəkət trayektoriyası boyunca qət etdiyi məsafədir. Düzxətli hərəkət vəziyyətində traektoriya düz xəttdir. Müvafiq olaraq, S yolu bu xəttdəki düz seqmentin uzunluğudur. SI fiziki vahidlər sistemində metrlə (m) ölçülür.
Sürət və ya tez-tez xətti sürət adlandırıldığı kimi, bədən mövqeyinin dəyişmə sürətidir.onun trayektoriyası boyunca fəza. Sürəti v kimi işarə edək. O, saniyədə metr (m/s) ilə ölçülür.
Sürət düzxətli, bərabər sürətlənmiş hərəkəti təsvir etmək üçün üçüncü vacib kəmiyyətdir. Bu, bədənin sürətinin zamanla necə tez dəyişdiyini göstərir. Sürəti a kimi təyin edin və onu kvadrat saniyədə metrlə təyin edin (m/s2).
S yolu və v sürəti düzxətli vahid sürətlənmiş hərəkət üçün dəyişən xüsusiyyətlərdir. Sürət sabit dəyərdir.
Sürət və sürətlənmə arasında əlaqə
Təsəvvür edək ki, hansısa avtomobil sürətini dəyişmədən düz yolda hərəkət edir v0. Bu hərəkət vahid adlanır. Bir anda sürücü qaz pedalını basmağa başladı və avtomobil sürətini artırmağa başladı, sürətlənmə a. Avtomobilin sıfırdan fərqli sürətlənmə əldə etdiyi andan vaxtı hesablamağa başlasaq, sürətin zamandan asılılığının tənliyi belə olacaq:
v=v0+ at.
Burada ikinci termin hər bir zaman dövrü üçün sürət artımını təsvir edir. v0 və a sabit qiymətlər, v və t isə dəyişən parametrlər olduğundan v funksiyasının qrafiki (0; v) nöqtəsində y oxunu kəsən düz xətt olacaq. 0) və absis oxuna müəyyən meyl bucağına malik olan (bu bucağın tangensi a sürətlənmə dəyərinə bərabərdir).
Şəkildə iki qrafik göstərilir. Aralarındakı yeganə fərq odur ki, yuxarıdakı qrafik sürətə uyğun gəlirbəzi ilkin dəyərin olması v0 və daha aşağısı, bədən istirahətdən sürətlənməyə başlayanda (məsələn, işə başlayan avtomobil) bərabər sürətlənmiş düzxətli hərəkətin sürətini təsvir edir.
Qeyd edək ki, yuxarıdakı nümunədə sürücü qaz pedalı əvəzinə əyləc pedalına basarsa, onda əyləc hərəkəti aşağıdakı düsturla təsvir ediləcəkdir:
v=v0- at.
Bu cür hərəkət eyni dərəcədə yavaş düzxətli adlanır.
Qətilən məsafənin düsturları
Təcrübədə çox vaxt təkcə sürətlənməni deyil, həm də bədənin müəyyən bir müddət ərzində keçdiyi yolun dəyərini bilmək vacibdir. Düzxətli bərabər sürətlənmiş hərəkət zamanı bu düstur aşağıdakı ümumi formaya malikdir:
S=v0 t + at2 / 2.
Birinci hədd sürətlənmədən vahid hərəkətə uyğundur. İkinci şərt xalis sürətləndirilmiş yol töhfəsidir.
Hərəkət edən obyekt yavaşlayırsa, yolun ifadəsi bu formanı alacaq:
S=v0 t - at2 / 2.
Əvvəlki vəziyyətdən fərqli olaraq, burada sürətlənmə hərəkət sürətinə qarşı yönəldilir ki, bu da əyləc başladıqdan bir müddət sonra sonuncunun sıfıra dönməsinə səbəb olur.
S(t) funksiyalarının qrafiklərinin parabolanın qolları olacağını təxmin etmək çətin deyil. Aşağıdakı rəqəm bu qrafikləri sxematik şəkildə göstərir.
Parabola 1 və 3 bədənin sürətlənmiş hərəkətinə uyğundur, parabola 2əyləc prosesini təsvir edir. Görünür ki, 1 və 3 üçün qət edilən məsafə daim artır, 2 üçün isə müəyyən sabit qiymətə çatır. Sonuncu, bədənin hərəkətini dayandırdığını bildirir.
Məqalənin sonrakı hissəsində yuxarıdakı düsturlardan istifadə edərək üç fərqli problemi həll edəcəyik.
Hərəkət vaxtını təyin etmək tapşırığı
Maşın sərnişini A nöqtəsindən B nöqtəsinə aparmalıdır. Aralarındakı məsafə 30 km-dir. Məlumdur ki, avtomobil 20 saniyə ərzində 1 m/s sürətlənmə ilə hərəkət edir2. Sonra onun sürəti dəyişmir. Bir avtomobil sərnişini B nöqtəsinə çatdırmaq üçün nə qədər vaxt lazımdır?
Avtomobilin 20 saniyəyə qət edəcəyi məsafə:
S1=at12 / 2.
Eyni zamanda, onun 20 saniyəyə yığacağı sürət:
v=at1.
Sonra arzu olunan səyahət vaxtı t aşağıdakı düsturla hesablana bilər:
t=(S - S1) / v + t1=(S - at 12 / 2) / (a t1) + t1.
Burada S A və B arasındakı məsafədir.
Bütün məlum məlumatları SI sisteminə çevirək və onu yazılı ifadə ilə əvəz edək. Cavabı alırıq: t=1510 saniyə və ya təxminən 25 dəqiqə.
Əyləc məsafəsinin hesablanması problemi
İndi isə bərabər yavaş hərəkət problemini həll edək. Tutaq ki, yük maşını 70 km/saat sürətlə hərəkət edir. İrəlidə sürücü işıqforun qırmızı işığını görüb və dayanmağa başlayıb. Avtomobil 15 saniyəyə dayansa, onun dayanma məsafəsi nə qədər olar.
Dayanma məsafəsi S aşağıdakı düsturla hesablana bilər:
S=v0 t - at2 / 2.
Yavaşlama vaxtı t və ilkin sürət v0biz bilirik. Sürətin a son qiymətinin sıfır olduğunu nəzərə alsaq, sürət ifadəsindən tapıla bilər. Bizdə:
v0- at=0;
a=v0 / t.
Nəticədə ifadəni tənliyə əvəz etməklə S yolunun son düsturuna gəlirik:
S=v0 t - v0 t / 2=v0 t / 2.
Şərtdəki dəyərləri əvəz edin və cavabı yazın: S=145,8 metr.
Sərbəst düşmə zamanı sürəti təyin etmək problemi
Təbiətdə bəlkə də ən çox yayılmış düzxətli, vahid sürətlənmiş hərəkət planetlərin qravitasiya sahəsində cisimlərin sərbəst düşməsidir. Aşağıdakı problemi həll edək: 30 metr hündürlükdən cəsəd buraxılır. O, yerə dəydikdə hansı sürətə sahib olacaq?
İstədiyiniz sürət düsturla hesablana bilər:
v=gt.
Burada g=9,81 m/s2.
S yolu üçün uyğun ifadədən bədənin düşmə vaxtını təyin edin:
S=gt2 / 2;
t=√(2S / g).
V üçün düsturda t vaxtını əvəz etsəniz, alırıq:
v=g√(2S / g)=√(2Sg).
Cismin qət etdiyi S yolunun qiyməti şərtdən məlumdur, onu tənlikdə əvəz edirik, alırıq: v=24, 26 m/s və ya təxminən 87km/saat.
