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Dans le monde de la physique, la vélocité (v), la position (x), l'accélération (a) et le temps (t) sont les quatre ingrédients clés de la résolution des équations du mouvement. Vous pouvez obtenir l’accélération, vitesse initiale (v0) et le temps écoulé d'une particule et doivent résoudre pour la vitesse finale (vF). Une variété d'autres permutations applicables à d'innombrables scénarios du monde réel sont possibles. Ces concepts apparaissent dans quatre équations essentielles:
1. x = v0t + (1/2) à2
2. vF2 = v02 + 2ax
3. vF = v0 + à
4. x = (v0/ 2 + vF/ 2) (t)
Ces équations sont utiles pour calculer la vitesse (équivalente à la vitesse actuelle) d’une particule se déplaçant avec une accélération constante au moment où elle heurte un objet inflexible, tel que le sol ou un mur solide. En d’autres termes, vous pouvez les utiliser pour calculer la vitesse d’impact, ou en termes de variables ci-dessus, vF.
Étape 1: Évaluez vos variables
Si votre problème concerne un objet tombant du repos sous l’effet de la gravité, alors v0 = 0 et a = 9,8 m / s2 et il vous suffit de connaître le temps t ou la distance parcourue x pour continuer (voir étape 2). Si, en revanche, vous pouvez obtenir la valeur de l'accélération a pour une voiture roulant horizontalement sur une distance donnée x ou pendant un temps donné t, vous obligeant à résoudre un problème intermédiaire avant de déterminer vF (voir l'étape 3).
Étape 2: Un objet en chute
Si vous savez qu'un objet tombé d'un toit tombe depuis 3,7 secondes, à quelle vitesse va-t-il?
De l'équation 3 ci-dessus, vous savez que vF = 0 + (9,8) (3,7) = 36,26 m / s.
Si vous ne connaissez pas l'heure mais que vous savez que l'objet est tombé à 80 mètres (environ 25 mètres), vous utiliseriez l'équation 2 à la place:
vF2 = 0 + 2(9.8)(80) = 1,568
vF = √ 1 568 = 39,6 m / s
Vous avez terminé!
Étape 3: Une voiture qui accélère
Supposons que vous savez qu'une voiture qui est partie de l'arrêt accélère à une vitesse de 5,0 m / s sur 400 mètres (environ un quart de mile) avant de traverser un grand morceau de papier conçu pour un affichage de célébration. De l'équation 1 ci-dessus,
400 = 0 + (1/2) (5) t2
400 = (2,5) t2
160 = t2
t = 12,65 secondes
À partir de là, vous pouvez utiliser l'équation 3 pour trouver vF:
vF = 0 + (5)(12.65)
= 63,25 m / s
Pointe
Utilisez toujours d'abord une équation pour laquelle il n'y a qu'une seule inconnue, qui ne contient pas nécessairement la variable d'intérêt ultime.