Hoe impactsnelheid te berekenen

Inhoud

• Stap 1: Beoordeel uw variabelen
• Stap 2: Een vallend object
• Stap 3: Een snel rijdende auto
• Tip

In de natuurkundewereld zijn snelheid (v), positie (x), versnelling (a) en tijd (t) de vier belangrijkste ingrediënten bij het oplossen van bewegingsvergelijkingen. Mogelijk krijgt u de versnelling, beginsnelheid (v₀) en de verstreken tijd van een deeltje en moeten worden opgelost voor de eindsnelheid (v_f). Verschillende andere permutaties van toepassing op talloze realistische scenario's zijn mogelijk. Deze concepten verschijnen in vier essentiële vergelijkingen:

1. x = v₀t + (1/2) om²

2. v_f² = v₀² + 2ax

3. v_f = v₀ + om

4. x = (v₀/ 2 + v_f/ 2) (t)

Deze vergelijkingen zijn nuttig bij het berekenen van de snelheid (equivalent aan snelheid voor huidige doeleinden) van een deeltje dat met constante versnelling beweegt op het moment dat het een onverzettelijk voorwerp raakt, zoals de grond of een massieve muur. Met andere woorden, u kunt ze gebruiken om de impactsnelheid te berekenen, of in termen van de bovenstaande variabelen, v_f.

Stap 1: Beoordeel uw variabelen

Als uw probleem een ​​voorwerp omvat dat uit rust valt onder invloed van de zwaartekracht, dan v₀ = 0 en a = 9,8 m / s² en u hoeft alleen de tijd t of de afgelegde afstand x te kennen om verder te gaan (zie stap 2). Als u daarentegen de waarde van de versnelling a kunt krijgen voor een auto die horizontaal over een bepaalde afstand x of voor een bepaalde tijd t rijdt, moet u een tussenprobleem oplossen voordat u v bepaalt_f (zie stap 3).

Stap 2: Een vallend object

Als je weet dat een voorwerp dat van een dak is gevallen 3,7 seconden is gevallen, hoe snel gaat het dan?

Uit vergelijking 3 hierboven weet je dat v_f = 0 + (9,8) (3,7) = 36,26 m / s.

Als u niet de tijd krijgt maar weet dat het object 80 meter is gevallen (ongeveer 260 voet of 25 verdiepingen), zou u in plaats daarvan vergelijking 2 gebruiken:

v_f² = 0 + 2(9.8)(80) = 1,568

v_f = √ 1.568 = 39.6 m / s

Je bent klaar!

Stap 3: Een snel rijdende auto

Stel dat u weet dat een auto die vanuit stilstand is gestart, gedurende 400 meter (ongeveer een kwart mijl) met 5,0 m / s heeft versneld voordat hij door een groot stuk papier reed dat was opgesteld voor een feestelijke vertoning. Uit vergelijking 1 hierboven,

400 = 0 + (1/2) (5) t²

400 = (2.5) t²

160 = t²

t = 12,65 seconden

Vanaf hier kunt u vergelijking 3 gebruiken om v te vinden_f:

v_f = 0 + (5)(12.65)

= 63,25 m / s

Tip

Gebruik altijd eerst een vergelijking waarvoor er maar één onbekend is, en niet noodzakelijk een die de variabele van uiteindelijk belang bevat.