Alapfogalmak: pálya - az a görbe, amelyen a test végighalad (ACDEB görbe
az ábrán); út - a pályagörbe hossza (rövid
időintervallumok alatt megtett ívhosszak összege), elmozdulás - a pálya
kezdeti és végpontját összekötő vektor (
). Feladatainkban mindig tömegpont(ok) mozgását vizsgáljuk, olyan testekét,
amelyek mérete elhanyagolható az általuk megtett úthoz képest.
Egyenesvonalú mozgások: Egyenesvonalú a test mozgása, ha pályája (fél)egyenes vagy szakasz. Egyenes vonalú mozgás leírására természetesen elegendő egy koordinátatengely (x) és rajta a viszonyítási pont (O). Figyeljünk arra, hogy ez előjeles mennyiség.
A mozgás időbeli leírásához szükségünk van még egy tengelyre, amely grafikus ábrázolásnál a vízszintes t-tengely, jóllehet a mozgás továbbra is az x-tengelyen zajlik. Célunk a hely-idő vagy az ebből származtatható függvény(ek) ábrázolása, ezt nevezzük a mozgás leírásának.
Egyenesvonalú egyenletes mozgás: Egyenletes a mozgás ha a test egyenlő idők
alatt egyenlő utakat tesz meg a mozgás bármely szakaszán. A
hányados a mozgás során állandó, jellemző a test mozgására. Ez az egyenesvonalú
egyenletes mozgást végző test sebessége.
A sebesség-idő grafikon a vízszintes t-tengellyel párhuzamos egyenes, a grafikon alatti terület a test által megtett út. A sebesség előjeles mennyiség, értéke negatív, ha a test az x-tengelyen jobbról-balra (az x-t grafikonon fentről lefelé) halad.
A hely-idő grafikon egyenes lesz, melynek meredeksége a test sebessége, az út-idő
grafikon az origóból kiinduló, az előzővel párhuzamos egyenes lesz.
Átlagsebesség/ átlagos sebességnagyság: Tetszőleges mozgás jellemzésére használható
az átlagsebesség fogalma:
. Ez nem más, mint a kezdeti és végpont közötti (képzeletbeli) egyenletes mozgás
sebessége.
Az hányados
neve átlagos sebességnagyság, szintén a mozgás egészét jellemző mennyiség.
Pillanatnyi sebesség: A sebesség nagysága egy adott pillanatban (t)
egyenlő egy nagyon rövid időre ()
számított átlagsebességgel: .
Ez nem más, mint az x-t grafikon érintőjének meredeksége a vizsgált pillanatban.
A pillanatnyi sebesség iránya megegyezik a tömegpont haladásának irányával.
(Nem egyenesvonalú mozgások esetén a pálya érintőjének irányával.)
Egyenes vonalú egyenletesen gyorsuló mozgás: olyan egyenes vonalú mozgás,
melynek során a test sebessége egyenlő idők alatt egyenlő mértékben nő. A mozgás
bármely szakaszán az hányados
értéke állandó. Neve a test gyorsulása. Emiatt a test sebessége lineárisan nő:
. Itt v0 a test kezdősebessége. A v-t grafikon egyenes. Meredeksége
a gyorsulás. A megtett út a sebesség-idő grafikon alatti terület mértékszámával
egyezik meg.
A hely-idő grafikon az origóból kiinduló félparabola. (v0=0 és x0=
Om) vagy parabola és egyenes összege, melynek egyenlete:
. Az út-idő grafikon hasonló alakú, egyenlete:
(négyzetes
úttörvény).
Szabadesés: A Föld egy adott pontján légüres térben elejtett testek
olyan egyenesvonalú egyenletesen gyorsuló mozgást végeznek, melynek gyorsulása
g, a test méretétől és anyagi minőségétől függetlenül. Ennek értéke függ a földrajzi
helyzettől. Magyarországon, tengerszinten g=9.81
, jó közelítéssel. Feladatainkban mindenhol g=10
-tel számolunk.
Egyenesvonalú egyenletesen lassuló mozgás: Olyan egyenletesen változó
mozgás, melynek sebessége a kezdeti értékről egyenletesen csökken. Azt is mondhatjuk,
hogy gyorsulása állandó és negatív, azaz egyenletesen lassul. A fenti jelölések
használatával:
. A lassulás alatt megtett út
.
A mozgás hely-idő függvénye általános esetben:
. A mozgás grafikonjai az ábrákon láthatóak.
Függőleges hajítás: olyan egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás, ahol
a = -g, fölfelé irányított koordinátarendszerben (g=10
). A hely-idő függvény:
és
a test sebessége
.
Itt a viszonyítási rendszerünket az ábra szerint helyeztük el. A függőleges
irányú mozgás miatt használunk y-tengelyt.
Az emelkedés ideje
, az emelkedés magassága a kezdeti helytől
számítva
.
- feladat -
- archívum -
- versenyfeladat -