Zbuduj trzy wykresy z czterech odczytów położenia
W ruchu odcinkami jednostajnym odczytano (t w s, x w m): (0,−2), (2,4), (5,4), (7,0). Narysuj x(t), v_x(t) i s(t), przyjmując drogę s(0)=0. Podaj drogę, przemieszczenie i czas postoju.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
W tym zadaniu
Wskazówka
Każdy odcinek analizuj osobno. Droga narasta również podczas powrotu.
Rozwiązanie
Nachylenie każdego odcinka
Łączymy punkty odcinkami, bo w treści podano ruch odcinkami jednostajny. Sam zestaw czterech pomiarów nie wystarczyłby do odtworzenia ruchu między nimi. Nachylenie odcinka liczymy jako zmianę położenia podzieloną przez czas jego trwania: v_x=\frac{\Delta x}{\Delta t}.
Od 0 do 2 s zmiana położenia wynosi 4−(−2)=6 m, więc v=3 m/s. Od 2 do 5 s x=4 m jest stałe, więc v=0. Od 5 do 7 s zmiana 0−4=−4 m daje −2 m/s. Są to wartości w otwartych przedziałach idealizowanego modelu.
Budujemy drogę etapami
Startujemy od s=0. Po pierwszym etapie 6 m, po postoju nadal 6 m, po powrocie 10 m. Punkty s(t) łączymy odcinkami o nieujemnych nachyleniach. Przemieszczenie to końcowe 0 minus początkowe −2, czyli +2 m.
Puste kółka na wykresie prędkości oznaczają końce otwartych przedziałów. W chwilach 2 s i 5 s nachylenie wykresu położenia zmienia się skokowo, więc w tym idealizowanym modelu nie ma jednej prędkości chwilowej. Nie łączymy poziomych odcinków pionową linią i nie wpisujemy średniej dwóch prędkości. W rzeczywistym ruchu hamowanie i ruszanie zajmują czas.
Wynik
Punkty x(t) łączymy odcinkami. Na v_x(t) rysujemy 3 m/s od 0 do 2 s, zero od 2 do 5 s i −2 m/s od 5 do 7 s. Wykres s(t) przechodzi przez (0,0), (2,6), (5,6), (7,10). Droga to 10 m, przemieszczenie +2 m, postój 3 s. Prędkości w samych punktach przejścia idealizowanego modelu nie przypisujemy przez uśrednienie sąsiednich odcinków.
Kontrola pól i czasu
Pola na v(t) dają +6+0−4=+2 m, zgodnie z różnicą położeń. Suma modułów 6+4=10 m zgadza się z drogą. Postój trwa 5−2=3 s, a nie 2 s wynikające z pojedynczej współrzędnej czasu.
Wariant: przesunięcie wszystkich x o+10 m nie zmieni prędkości, drogi ani przemieszczenia. Gdyby wynik drogi się zmienił, w rachunku błędnie uwzględniono początkową współrzędną jako dodatkowy odcinek ruchu.
Powiązana teoria
Wykres położenia z postojem i powrotem: narysuj także drogę
Dalsza lektura
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto