Как найти начальную скорость формула без времени - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Загрузить PDF

Скорость является функцией времени и определяется как абсолютной величиной, так и направлением.^[1] Часто в задачах по физике требуется найти начальную скорость (ее величину и направление), которой изучаемый объект обладал в нулевой момент времени. Для вычисления начальной скорости можно использовать различные уравнения. Основываясь на данных, приведенных в условии задачи, вы можете выбрать наиболее подходящую формулу, которая позволит легко получить искомый ответ.

1
Используйте подходящее уравнение. При решении физической задачи необходимо знать, какая формула вам понадобится. Для этого первым делом следует записать все данные, приведенные в условии задачи. Если известны конечная скорость, ускорение и время, для определения начальной скорости удобно использовать следующее соотношение:
- V_i = V_f — (a * t)
- В эту формулу входят следующие величины:
  - V_i — начальная скорость
  - V_f — конечная скорость
  - a — ускорение
  - t — время
- Обратите внимание, что это стандартная формула, используемая для вычисления начальной скорости.
2
Подставьте в формулу известные величины. Выписав все исходные данные и записав необходимое уравнение, можно подставить в него известные величины. Важно внимательно изучить условие задачи и аккуратно записывать каждый шаг при ее решении.
- Если вы где-либо допустили ошибку, то легко сможете найти ее, просмотрев свои записи.
3
Решите уравнение. Подставив в формулу известные значения, воспользуйтесь стандартными преобразованиями для получения искомого результата. Если можно, используйте калькулятор, чтобы снизить вероятность просчетов при вычислениях.
- Предположим, что объект, двигаясь на восток с ускорением 10 метров в секунду в квадрате в течение 12 секунд, разогнался до конечной скорости 200 метров в секунду. Необходимо найти начальную скорость объекта.
  - Запишем исходные данные:
  - V_i = ?, V_f = 200 м/с, a = 10 м/с², t = 12 с
- Умножим ускорение на время: a * t = 10 * 12 =120
- Вычтем полученное значение из конечной скорости: V_i = V_f – (a * t) = 200 – 120 = 80 V_i = 80 м/с на восток
- Запишите ответ в правильном виде. Необходимо указать единицы измерения, в нашем случае метры в секунду, или м/с, а также направление движения объекта. Если вы не укажете направление, ответ будет неполным, содержа лишь величину скорости без информации о том, в каком направлении движется объект.
Реклама

1
Используйте подходящую формулу. При решении какой-либо физической задачи необходимо выбрать соответствующее уравнение. Для этого первым делом следует записать все данные, приведенные в условии задачи. Если известны пройденное расстояние, время и ускорение, для определения начальной скорости можно использовать следующее соотношение:
- V_i = (d / t) — [(a * t) / 2]
- В эту формулу входят следующие величины:
  - V_i — начальная скорость
  - d — пройденное расстояние
  - a — ускорение
  - t — время
2
Подставьте в формулу известные величины. После того, как вы выписали все исходные данные и записали необходимое уравнение, можно подставить в него известные величины. Важно внимательно изучить условие задачи и аккуратно записывать каждый шаг при ее решении.
- Допустив ошибку в решении, вы сможете без труда найти ее, просмотрев свои записи.
3
Решите уравнение. Подставив в формулу известные значения, воспользуйтесь стандартными преобразованиями для нахождения ответа. Если возможно, используйте калькулятор, чтобы уменьшить вероятность просчетов при вычислениях.
- Допустим, объект движется в западном направлении с ускорением 7 метров в секунду в квадрате в течение 30 секунд, пройдя при этом 150 метров. Необходимо вычислить его начальную скорость.
  - Запишем исходные данные:
  - V_i = ?, d = 150 м, a = 7 м/с², t = 30 с
- Умножим ускорение на время: a * t = 7 * 30 = 210
- Поделим произведение на два: (a * t) / 2 = 210 / 2 = 105
- Поделим расстояние на время: d / t = 150 / 30 = 5
- Вычтем первую величину из второй: V_i = (d / t) — [(a * t) / 2] = 5 – 105 = -100 V_i = -100 м/с в западном направлении
- Запишите ответ в правильном виде. Необходимо указать единицы измерения, в нашем случае метры в секунду, или м/с, а также направление движения объекта. Если вы не укажете направление, ответ будет неполным, содержа лишь величину скорости без информации о том, в каком направлении движется объект.
Реклама

1
Используйте подходящее уравнение. Для решения физической задачи необходимо выбрать соответствующую формулу. Первым делом следует записать все начальные данные, указанные в условии задачи. Если известны конечная скорость, ускорение и пройденное расстояние, для определения начальной скорости удобно использовать следующее соотношение:
- V_i = √ [V_f² — (2 * a * d)]
- Эта формула содержит следующие величины:
  - V_i — начальная скорость
  - V_f — конечная скорость
  - a — ускорение
  - d — пройденное расстояние
2
Подставьте в формулу известные величины. После того, как вы выписали все исходные данные и записали необходимое уравнение, можно подставить в него известные величины. Важно внимательно изучить условие задачи и аккуратно записывать каждый шаг при ее решении.
- Допустив где-либо ошибку, вы сможете без труда найти ее, просмотрев ход решения.
3
Решите уравнение. Подставив в формулу известные значения, воспользуйтесь необходимыми преобразованиями для получения ответа. По возможности используйте калькулятор, чтобы уменьшить вероятность просчетов при вычислениях.
- Предположим, объект движется в северном направлении с ускорением 5 метров в секунду в квадрате и, преодолев 10 метров, имеет конечную скорость 12 метров в секунду. Необходимо найти его начальную скорость.
  - Запишем исходные данные:
  - V_i = ?, V_f = 12 м/с, a = 5 м/с², d = 10 м
- Возведем в квадрат конечную скорость: V_f²= 12² = 144
- Умножим ускорение на пройденное расстояние и на 2: 2 * a * d = 2 * 5 * 10 = 100
- Вычтем результат умножения из квадрата конечной скорости: V_f² — (2 * a * d) = 144 – 100 = 44
- Извлечем квадратный корень из полученного значения: = √ [V_f² — (2 * a * d)] = √44 = 6,633 V_i = 6,633 м/с в северном направлении
- Запишите ответ в правильном виде. Необходимо указать единицы измерения, то есть метры в секунду, или м/с, а также направление движения объекта. Если вы не укажете направление, ответ будет неполным, содержа лишь величину скорости без информации о том, в каком направлении движется объект.
Реклама

1
Выберите подходящую формулу. При решении физической задачи необходимо использовать соответствующее уравнение. Прежде всего следует записать все данные, приведенные в условии задачи. Если известны конечная скорость, время и пройденное расстояние, для определения начальной скорости можно использовать следующее соотношение:
- V_i = V_f + 2 (t — d)
- В данную формулу входят следующие величины:
  - V_i — начальная скорость
  - V_f — конечная скорость
  - t — время
  - d — пройденное расстояние
2
Подставьте в формулу известные значения. После того, как вы выписали все исходные данные и записали необходимое уравнение, можно подставить в него известные величины. Внимательно изучите условие задачи и аккуратно записывайте каждый шаг при ее решении.
- Допустив ошибку, вы сможете без труда найти ее, просмотрев решение.
3
Решите уравнение. Подставив в формулу известные значения, воспользуйтесь необходимыми преобразованиями для получения ответа. Если можно, используйте калькулятор, чтобы уменьшить вероятность просчетов при вычислениях.
- Допустим, объект преодолел расстояние 15 метров (49,2 фута) в течение 45 секунд, и его конечная скорость составляет 17 метров (55,8 фута) в секунду. Найдем начальную скорость объекта.
  - Запишем исходные данные:
  - V_i = ?, V_f = 17 м/с, t = 45 с, d = 15 м
- Вычтем расстояние из времени: (t – d) = (45 – 15) = 30
- Умножим полученное значение на 2: 2 ( t – d) = 2 (45 – 15) = 60
- Прибавим к этой величине конечную скорость: V_f + 2 (t – d) = 17 + 60 = 77 V_i = 77 м/с в южном направлении
- Запишите ответ в правильном виде. Необходимо указать единицы измерения, то есть метры в секунду, или м/с, а также направление движения объекта. Если вы не укажете направление, ответ будет неполным, содержа лишь величину скорости без информации о том, в каком направлении движется объект.
Реклама

Что вам понадобится

Карандаш
Бумага
Калькулятор (необязательно)

Об этой статье

Эту страницу просматривали 149 915 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Существует формула, с помощью которой можно посчитать путь, пройденный телом, когда нам известны его начальная скорость, ускорение и конечная скорость.

Сокращенно эту формулу называют «путь без времени». Так ее называют потому, что в правой ее части время t движения отсутствует (рис. 1).

Рис.1. Так выглядит формула, по которой можно вычислить путь тела, не зная, сколько времени занимало движение

Формула пути без времени помогает упростить решение некоторых задач кинематики. Особенно, задач, части C.

Однако, не торопитесь на ЕГЭ записывать эту формулу в готовом виде. Сначала в решении задачи нужно записать вывод этой формулы. И только потом ее можно использовать.

Формулу выводят из выражений для равнопеременного движения. Сейчас я помогу вам вывести эту формулу с помощью нескольких простых шагов.

Выводим формулу пути без времени

Для определенности будем считать, что тело движется по прямой все быстрее и быстрее. То есть, скорость тела увеличивается, так как появляется ускорение.

В таком случае векторы ускорения и скорости тела будут сонаправленными (параллельными и направленными в одну и ту же сторону).

Сонаправленные или противоположно направленные векторы называют коллинеарными векторами. Прочитайте подробнее о коллинеарных векторах.

Чтобы вычислить путь тела, когда скорость его увеличивается, нужно использовать две формулы:

[ large begin{cases} S = v_{0} cdot t + displaystylefrac{a}{2} cdot t^{2} \ v = v_{0} + a cdot t end{cases} ]

( large v_{0} left( frac{text{м}}{c} right)) – начальная скорость тела;

( large v left( frac{text{м}}{c} right)) – конечная скорость;

( large a left( frac{text{м}}{c^{2}} right)) – ускорение тела;

( large S left( text{м} right)) – путь, пройденный телом;

(large t left( c right)) – время, за которое тело прошло этот путь.

В формуле для пути S присутствует время t. Получим из нее формулу для пути, в которой время будет отсутствовать.

Что сделать, чтобы получить формулу пути, в которой отсутствует время:

сначала получить выражение для времени t из уравнения для скорости;

затем в формулу пути подставить полученное выражение вместо времени t.

Выражаем время из формулы для скорости

Выпишем формулу, связывающую начальную и конечную скорость тела:

[ large v = v_{0} + a cdot t ]

Избавимся в правой части от начальной скорости, обозначенной символом ( v_{0}). Для этого из обеих частей уравнения вычтем число ( v_{0}). Получим такую запись:

[ large v — v_{0} = a cdot t ]

Теперь, чтобы справа в формуле оставалось только время «t», избавимся от ускорения «a». Для этого разделим обе части уравнения на «a»:

[ large frac{ v — v_{0}}{a} = t ]

Это выражение нам пригодится для дальнейшего вывода формулы «путь без времени».

В формулу пути подставим выражение для времени

Запишем теперь формулу для пути S и полученную формулу для времени t, объединив их в систему:

[ large begin{cases} S = v_{0}cdot t + displaystyle frac{a}{2}cdot t^{2}\ displaystyle frac{v — v_{0}}{a} = t end{cases} ]

В первом уравнении системы будем заменять символ t дробью из второго уравнения. Тогда система из двух уравнений превратится в единственное уравнение. И в этом уравнении не будет символа t времени:

[large S = v_{0} cdot frac{ v — v_{0}}{a} + frac{a}{2} cdot left( frac{ v — v_{0}}{a} right)^{2}]

Осталось теперь упростить полученное выражение. Будем производить упрощение по частям.

Упрощаем выражение, расположенное до знака «плюс» в правой части

Выпишем отдельно все, что располагается до знака «плюс» в правой части уравнения:

[large v_{0} cdot frac{ v — v_{0}}{a} ]

Умножим числитель дроби на число (v_{0}).

Для этого:

сначала числитель обособим скобками;
затем запишем число (v_{0}) перед скобками;
а потом внесем это число внутрь скобок.

В числитель дроби, обособленный с помощью скобок помещаем число (v_{0}):

[large v_{0} cdot frac{ (v — v_{0})}{a} = frac{ v_{0} cdot (v — v_{0})}{a} ]

Теперь необходимо умножить скобку на число (v_{0}). На рисунке 2 указано, как правильно выражение в скобках умножить на число, стоящее за скобками.

Рис. 2. Чтобы умножить скобку на число, нужно умножить каждое слагаемое в скобке на это число

Нужно к каждой скорости в скобках дописать число (v_{0}), умножая его на эти скорости. Получим такое выражение:

[large frac{ v_{0} cdot (v — v_{0})}{a} = frac{ (v_{0} cdot v — v_{0} cdot v_{0})}{a} = frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} ]

То есть, вместо первоначальной записи, мы получили такую запись:

[large v_{0} cdot frac{ (v — v_{0})}{a} = frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} ]

Возводим в квадрат дробь

После знака «плюс» в правой части уравнения располагается дробь, которую нужно возвести в квадрат. Обратим внимание на эту дробь:

[large left( frac{ v — v_{0}}{a} right)^{2}]

Правильно возвести дробь в степень поможет рисунок 3.

Рис. 3. Дробь возводим в степень, отдельно возводя в эту степень ее числитель и знаменатель

В результате возведения в квадрат дробь приобретет такой вид:

[large left( frac{ v — v_{0}}{a} right)^{2} = frac{ (v — v_{0})^{2}}{a^{2}}]

В числителе этой дроби находится выражение в скобках, которое нужно возвести в квадрат. И нам придется применить одну из формул сокращенного умножения. Запоминать формулы сокращенного умножения удобно в виде, приведенном на рисунке 4.

Рис. 4. Удобный для запоминания вид формул сокращенного умножения

Используем для этого формулу сокращенного умножения, которая содержит знак «минус». Она называется «Квадрат разности». Тогда числитель дроби превратится в такую запись:

[large ( v — v_{0})^{2} = (v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})]

Теперь можем записать полученную дробь:

[large frac{ (v — v_{0})^{2}}{a^{2}} = frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{a^{2}} ]

Упрощаем правую часть, записанную после знака «плюс»

Обратим внимание на все, что располагается в правой части уравнения после знака «плюс»:

[large frac{a}{2} cdot left( frac{ v — v_{0}}{a} right)^{2}]

Мы уже провели некоторые преобразования и можем теперь заменить дробь, возводимую в квадрат более подробной записью:

[large frac{a}{2} cdot left( frac{ v — v_{0}}{a} right)^{2} = frac{a}{2} cdot frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{a^{2}}]

Примечание: Когда мы умножаем одну дробь на другую, то можем менять местами знаменатели этих дробей.

Итак, поменяем местами знаменатели дробей:

[large frac{a}{2} cdot frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{a^{2}} = frac{a}{a^{2}} cdot frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2}]

Теперь видно, что мы можем сократить ускорение и еще немного упростить выражение:

[large frac{a}{a^{2}} cdot frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2} = frac{1}{a} cdot frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2}]

А перемножив числители и знаменатели двух дробей, получим такую запись:

[large frac{1}{a} cdot frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2} = frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2a}]

Теперь, первоначальную дробь можно заменить дробью, полученной в ходе преобразований:

[large frac{a}{2} cdot left( frac{ v — v_{0}}{a} right)^{2} = frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2a}]

Мы закончили преобразовывать выражения, содержащиеся в правой части уравнения после знака «плюс».

Теперь, осталось сложить две дроби в правой части – дробь, записанную до знака «плюс» с дробью, записанной после знака «плюс». А чтобы эти дроби можно было сложить, нужно будет привести их к общему знаменателю.

Приводим к общему знаменателю дроби в правой части уравнения

Вернемся еще раз к первоначальному уравнению:

[large S = v_{0} cdot frac{ v — v_{0}}{a} + frac{a}{2} cdot left( frac{ v — v_{0}}{a} right)^{2}]

Заменим правую часть этого уравнения выражениями, которые мы получили:

[large S = frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} + frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2a}]

Сравним знаменатели дробей.

Первая дробь обладает знаменателем «a», а вторая – «2a». Выберем число «2a» в качестве общего знаменателя обеих дробей.

Чтобы первую дробь привести к общему знаменателю «2a», умножим ее на единицу:

[large frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} = frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} cdot 1]

Примечания:

Нам известно, что если какое-либо число умножить на единицу, то после умножения это число не изменится. Значит, если какое-либо выражение умножить на единицу, то полученное выражение останется равным самому себе. На единицу можно умножать все, что угодно – дроби, выражения в скобках и т. п.
Математики часто применяют прием умножения на единицу. А после этого единицу записывают в виде некоторой дроби. При этом используют правило: Единица – это дробь, у которой числитель и знаменатель равны (одинаковые).

Так как снизу в первой дроби не хватает числа 2, то единицу представим в виде дроби 2/2:

[large frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} cdot 1 = frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} cdot frac{2}{2}]

Получим такую дробь:

[large frac{ (v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{a} cdot frac{2}{2} = frac{ 2(v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{2a} ]

Поместим ее в выражение для пути:

[large S = frac{ 2(v_{0} cdot v – v^{2}_{0} )}{2a} + frac{(v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2a}]

Дроби с одинаковыми знаменателями складываем

Теперь знаменатели дробей равны. И мы можем записать эти дроби под общим знаменателем:

[large S = frac{ 2(v_{0} cdot v – v^{2}_{0} ) + (v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0})}{2a}]

Раскроем скобки в числителе полученного выражения:

[large S = frac{ 2v_{0} v – 2v^{2}_{0} + v^{2} + v^{2}_{0} — 2vv_{0}}{2a}]

Примечание: Обратим внимание на то, что в числителе дважды встречается член (2v_{0} v), обладающий различными знаками. В начале числителя – знаком «плюс», а в конце числителя – знаком «минус». Это означает, что из числа (2v_{0}v) вычитается такое же число (2vv_{0}). В конце концов, это число покидает нашу запись и, она упрощается:

[large S = frac{ – 2v^{2}_{0} + v^{2} + v^{2}_{0}}{2a}]

Перепишем выражение, записав все, что содержит знак «плюс» в начало числителя:

[large S = frac{ v^{2} + v^{2}_{0} – 2v^{2}_{0}}{2a}]

Вычтем подобные члены, содержащие ( v^{2}_{0}):

[large v^{2}_{0} – 2v^{2}_{0} = – v^{2}_{0} ]

В результате получим короткую запись. Именно о ней говорят, когда имеется ввиду формула пути без времени:

[large boxed{ S = frac{ v^{2} — v^{2}_{0}}{2a} }]

Примечания:

Это формула, с помощью которой можно рассчитать путь тела, когда известны его начальная и конечная скорость, а, так же, ускорение.
Видно, что время t в правой части этого выражения отсутствует.
Мы выводили эту формулу для случая, когда тело увеличивало скорость.

Как выглядит формула пути без времени, когда скорость тела уменьшается

Если скорость тела будет уменьшаться, формулу для вычисления пути нужно будет переписать в таком виде:

[large boxed{ S = frac{ v^{2}_{0} — v^{2}}{2a} }]

Получить такую формулу можно, проделав все шаги, описанные выше. Попробуйте самостоятельно ее получить. Выводить формулу нужно, используя формулы для уменьшающейся скорости:

[ large begin{cases} S = v_{0} cdot t — displaystyle frac{a}{2} cdot t^{2} \ v = v_{0} — a cdot t end{cases} ]

Выводы

Пусть нам известны начальная и конечная скорость тела и его ускорение. Тогда путь, пройденный телом, можно рассчитать так:

Когда движение равноускоренное и скорость тела увеличивается: [large boxed{ S = frac{ v^{2} — v^{2}_{0}}{2a} }]
А когда движение равнозамедленное и скорость уменьшается: [large boxed{ S = frac{ v^{2}_{0} — v^{2}}{2a} }]

Источник

Как найти начальную скорость — формула?

Aleksandr LXXV
[179K]

9 лет назад

Какова формула вычисления начальной скорости?

Проповедник
[97.2K]

производная от пути
— 9 лет назад

Михаил Белодедов
[26.2K]

Скорость — это производная от пути… Значит, начальная скорость — производная от начального пути? Или начальная производная от пути?..
— 9 лет назад

il63
[149K]

В общем виде ответить невозможно, так как не известно, как двигалось тело до этого. Может быть, оно покоилось, может быть — двигалось равноускоренно или равнозамедленно. А может быть, двигалось с переменным ускорением и не прямолинейно. И т.д. и т.п.
— 9 лет назад

Проповедник
[97.2K]

9 лет назад

В общем случае скорость равна производной по времени от пути. Причем путь может зависеть от скорости, ускорения, увеличения ускорения и прочих увеличений увеличения. Если речь идет о начальной скорости, то скорость будет численно равна производной по времени t от пути при t=0. При этом не важно, как двигалось тело до этого. Главное- это чтобы уравнение для пути было дано и производная правильно была вычислена.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим

комментировать

в избранное

ссылка

отблагодарить

Galina7v7
[120K]

7 лет назад

Начальная скорость определяется при всех прочих параметрах движения.Пусть в какую-то секунду t=5с скорость движения стала 36 кмч ,при ускорении

а=1 мс^2,определить начальную скорость на промежутке времени при t=0,и при условии равноускоренного движения.Ускорение a=(Vt-V0)t,V0=Vt-at.

Vt=36 кмч=10мс.

V0=10-1*5=5 мс,то есть движение раноускоренное.

комментировать

в избранное

ссылка

отблагодарить

Предатор
[120]

9 лет назад

От конечной скорости отнимаешь ускорение, умноженное на время, за которое тело совершало перемещение.

комментировать

в избранное

ссылка

отблагодарить

Знаете ответ?

Источник

В этой статье мы собираемся изучить различные способы определения скорости без учета времени, а также примеры, некоторые факты и способы решения связанных проблем.

Исходя из этого, энергия объекта сохраняется; скорость объекта равна квадратному корню из удвоенного произведения его ускорения на расстояние, которое он проходит, также в зависимости от начальной скорости объекта.

Как найти конечную скорость без времени?

Ускоряющийся объект со временем меняет свою скорость.

Скорость, достигаемая объектом за период времени, пока он не перестанет ускоряться в течение этого времени, называется конечной скоростью объекта.

Давайте посмотрим, как найти конечную скорость без использования временного символа.

Рассмотрим график скорость-время, показывающий изменение скорости объекта при равномерном линейном движении во времени. Из графика видно, что время T = 0, скорость = u, а в момент времени T = t скорость = v.

График скорости-времени

Поскольку скорость — это отношение изменения положения с изменяющимся временем, смещение будет равно

х=vt — (1)

Приведенный выше график связан со смещением соотношением, показанным в уравнении (1).

Измерим площадь, покрытую объектом, общая площадь будет равна сумме площадей треугольника (∆ABC) и четырехугольника (□ ACDO).

х = Ar(∆ABC)+ Ar(∆ACDO)

=1/2 бч+фунт

=1/2 t*(vu)+ut—(3)

Поскольку ускорение равно изменению скорости со временем, т.е.

а=dv/dt — (4)

а=ву/т-0=ву/т

ву=ат—(5)

Подставляя уравнение (5) в уравнение (3)

х=1/2 t * at+ut

х=1/2 при²+ут—(6)

Таким образом,

Из уравнения (4) имеем

дв=адт

Интегрируя это уравнение, получаем

∫dv=∫dt

v = при + C

При t = 0 v = u, следовательно, C = u

Следовательно,

v=u+at —(7)

Теперь это уравнение является уравнением, зависящим от времени, а время t из приведенного выше соотношения равно

t=vu/a —(8)

Средняя скорость — это сумма всех скоростей, достигнутых объектом в разные промежутки времени, деленная на общее количество скоростей, суммированных вместе. Здесь у нас есть две скорости: начальная скорость u и конечная скорость v, поэтому средняя скорость равна

V_{средний}=V_{окончательный}+V_{начальный}/Общее количество скоростей

V_{средний}=(v+u)/2 — (9)

Используя уравнение (1), x=vt

Подставляя уравнения (8) и (9) в уравнение (1)

х=(v+u)/2 *(vu)/a

х=v²-u²/2а

2акс = v²-u²/2

v²=u²+2акс — (10)

Приведенное выше уравнение не зависит от времени и показывает связь между начальной скоростью объекта, постоянным ускорением и перемещением объекта.

Problem1: Мяч движется в прямолинейное движение с ускорением 2 м/с. Если начальная скорость мяча 4 м/с, то какой будет его скорость, когда он преодолеет расстояние 20 м?

Дано: a = 2 м / с

u = 4 м / с

d = 20 м

Используя уравнение (10),

v²=u²+2 оси

=4²+2*2*20

= 16 + 80 = 96 м / с

поэтому v=9.8 м/с

Следовательно, когда мяч преодолеет расстояние 60 метров, скорость мяча составит 9.8 м / с.

Как определить скорость падающего объекта без учета времени?

Линейная скорость зависит от времени и представляет собой отношение изменения положения во времени.

Падение предмета сопровождается энергии внутри него, в форме кинетической энергии и потенциальной энергии, и энергия не может быть ни создана, ни исчезнуть. На основании этого факта мы можем рассчитать скорость объекта независимо от времени.

Когда объект поднимается на высота над землей приобретает некоторый потенциал энергия, которая затем преобразуется в кинетическую энергию и используется во время полета.

Рассмотрим объект массы m, который стоит на столе высотой h.₁, он испытывает внешнюю силу, набирает обороты и начинает ускоряться по направлению к земле. Поскольку объект покоится на столе, его начальная скорость u = 0 и, следовательно, кинетическая энергия также равна нулю. Объект на высоте h₁ имеет потенциальную энергию U₁ связанные с ним.

U₁= mgh₁

Начиная свой путь к земле, эта потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

KE₂=1/2мВ²

После падения на землю потенциальная энергия тела U₂= mgh₀; так как ч₀=0, U_2=0.

Поскольку энергия объекта сохраняется, сумма кинетической энергии и потенциальной энергии до и после падения на землю будет равна.

KE₁+U₁=КЭ₂+U₂

U₁=КЭ₂

MGH₁=1/2мВ²

v²=2гх₁

v = √2gh₁-(Один)

Следовательно, скорость объекта, падающего на землю под действием силы тяжести, определяется уравнением (11).

Problem2: Мальчик играет с мячом. Он подбросил мяч высоко в воздух и наблюдает за его свободным падением. Какова будет скорость мяча при приближении к земле, если мяч поднимется на высоту 8 метров над поверхностью Земли?

Дано: Высота h = 8м,

g = 9.8 м / с²

Используя уравнение (11),

v = √2gh₁

=√2*9.8*8

=√156.8=12.52 м/с

Следовательно, конечная скорость мяча, приближающегося к земле, будет равна 12.5 м / с.

Как найти горизонтальную скорость без времени?

Объект, движущийся в горизонтальном направлении независимо от ускорения свободного падения Земли и приложенной силы, называется горизонтальной скоростью.

Горизонтальная скорость в простоте равна отношению расстояния, пройденного объектом, и времени, затраченного на преодоление расстояния. Это,

Горизонтальная скорость V_H= пройденное расстояние/затраченное время

Для объекта, движущегося в движении снаряда, объект связан с двумя компонентами скорости: горизонтальной составляющей по оси x ‘V Cosθ’ в направлении движения и вертикальной составляющей по оси y ‘V Sinθ’, действующей вверх. при ускорении вверх, а затем вниз по отрицательной оси Y при ускорении по направлению к земле.

График движения снаряда, показывающий постоянная горизонтальная скорость

Из приведенного выше графика, чтобы вычислить горизонтальную скорость, которая является постоянной и в направлении оси x, компонент косинуса по тригонометрии равен

Cosθ=соседний/гипотенуза=горизонтальная скорость/начальная скорость

Cosθ=V_H/V

V_H= V Cos θ — (12)

Вышеупомянутое соотношение показывает уравнение для определения горизонтальной скорости независимо от времени.

Пример: Мяч подбрасывается в воздух и движется по параболической траектории под углом 60 °.⁰ с поверхности Земли. Если начальная скорость мяча равна 5 м / с, найдите горизонтальную скорость мяча.

Дано: θ = 60⁰

Начальная скорость u = 5 м / с

Используя уравнение,

V_H=VCosθ

=5*Кос(60)

=5*1/2=2.5 м/с

Следовательно, горизонтальная скорость мяча составляет 2.5 м / с.

Дальность полета снаряда — это расстояние, которое объект преодолеет от своей начальной точки, которая находится в точке (0,0) на приведенном выше графике, в зависимости от горизонтальной скорости объекта и того, как долго объект находится в воздухе.

То есть,

Р=В_HT_f-(Один)

Где R — диапазон, В_H — горизонтальная скорость объекта, а T_f время полета.

Время, необходимое объекту во время движения снаряда, чтобы вернуться на землю при y = 0, упоминается как время полета.

Выведем уравнение для времени пролета, используя уравнение прямолинейного движения, приведенное ниже.

V=U+at—(14)

Начальная скорость объекта U=VSinθ

Конечная скорость V Cosθ =0

И a = -g, поскольку ускорение находится в отрицательной оси y.

Уравнение становится,

V= V Sinθ –gt

С момента финала скорость равна нулю,

0= VSinθ –gt

V Sinθ =gt

t=V Sinθ/g — (15)

Это время, необходимое объекту для достижения максимальной высоты во время полета.

Это означает, что время достижения максимальной высоты будет равно времени, необходимому объекту для покрытия оставшейся половины полета.

Значит, время для полета

T_f=2 В Sinθ/g — (16)

Подставляя уравнение (12) и уравнение (16) в уравнение (13),

R=V Cosθ*2V Sinθ/g

Р=В²/г* 2SinθCosθ

Р=В² Sin2θ/g — (17)

Следовательно, скорость движущегося снаряда объекта также равна

V=√Rg/Sin2θ — (18)

Скорость может быть рассчитана путем измерения дальности полета и угла, который объект составляет относительно земли.

Подробнее о Снаряд Движение.

Как найти центростремительную скорость без учета времени?

Объект, движущийся по круговой траектории со временем, приобретает центростремительную скорость.

Направление скорости объекта по круговой траектории остается касательным к окружности и перпендикулярно центростремительной силе, направленной к центру.

Рассмотрим объект массы m, ускоряющийся по круговой траектории из-за внешней силы, приложенной к объекту. Центростремительная сила, действующая на объект, прямо пропорциональна квадрату, умноженному на скорость, достигаемую объектом, и обратно пропорциональна расстоянию от объекта до центра круга. Приложенная сила равна центростремительной силе, действующей на объект.

Ф=Ф_c

ма=мв²/r

а=в²/r

v²=ар

v=√ar—(19)

Скорость объекта при круговом движении равна квадратному корню из ускорения объекта и радиуса круговой траектории и не зависит от времени.

Пример: Представьте машину, движущуюся по круговой дорожке за пределами футбольной площадки с ускорением 40 км / ч. Диаметр земли 80 метров. Найдите скорость автомобиля.

Given: a=40km h=40*1000/60*60=11.1m/s

d=80м, r=80/2=40м

v=√ар

=√11.1 м/с*40 м

=√444

= 21.1 м / с²

=75.96 км/ч~ 76 км/ч

Следовательно, скорость автомобиля, разгоняющегося по круговой траектории, составляет 76 км / ч.

Подробнее о Как найти скорость с ускорением: разные подходы, проблемы, примеры.

Часто задаваемые вопросы

Q1. Две девушки играют в передачу с мячом; одна девушка бросает мяч высоко в воздух, образуя угол 45⁰ с направлением горизонтальной скорости передача мяча девушке, стоящей на расстоянии 10 м от нее. Какая скорость набирает мяч при броске?

Дано: θ = 45⁰

Дальность полета мяча на броске R = 10 метров

Р=В²без²θг

V=√Rg sin²θ

V=√10*9.8/Sin(2*60)

V=√98/Sin(120)

V=√98/0.86

V=√113.95

V=10.67 м/с

Следовательно, скорость мяча во время полета составляет 10.67 м / с.

Какая средняя скорость?

Ускоряющийся объект меняет направление скорости и скорости вместе с определенной продолжительностью времени.

Сумма всех скоростей, изменяющихся во времени, деленная на общее количество изменений, называется средней скоростью.

Источник

Download Article

Velocity is a function of time and defined by both a magnitude and a direction. ^[1] Often in physics problems, you will need to calculate the initial velocity (speed and direction) at which an object in question began to travel. There are multiple equations that can be used to determine initial velocity. Using the information given in a problem, you can determine the proper equation to use and easily answer your question.

1
Know the right equation to use. In order to solve any physics problem you must know which equation to use. Writing down all of the known information is the first step to finding the right equation. If you have values for the final velocity, acceleration, and time involved, you can use the following equation:^[3]
- Initial velocity: V_i = V_f — (a * t)
- Understand what each symbol stands for.
  - V_i stands for “initial velocity”
  - V_f stands for “final velocity”
  - a stands for “acceleration”
  - t stands for “time”
- Note that this equation is the standard equation used when finding initial velocity.
2
Fill in the known information. Once you have written the known information and determined the proper equation, you can fill in values for the appropriate variables. Carefully setting up each problem and writing out every step of the process is important.
- If you make a mistake, you can easily find it by looking back at all of your previous steps.
Advertisement
3
Solve the equation. With all of the numbers in place, use the proper order of operations to finish the problem. If you’re allowed, use a calculator to limit the number of simple math mistakes.^[4]
- For example: An object accelerating east at 10 meters (32.8 ft) per second squared traveled for 12 seconds reaching a final velocity of 200 meters (656.2 ft) per second. Find the initial velocity of that object.
  - Write the known information:
  - V_i = ?, V_f = 200 m/s, a = 10 m/s², t = 12 s
- Multiply the acceleration and time. a * t = 10 * 12 =120
- Subtract the product from the final velocity. V_i = V_f – (a * t) = 200 – 120 = 80 V_i = 80 m/s east
- Write your answer correctly. Include a unit of measurement, usually meters per second or m/s, as well as a direction the object was traveling in. Without providing information about the direction, you only have a measurement of speed rather than velocity.

1
Know the right equation to use. In order to solve any physics problem you must know which equation to use. Writing down all of the known information is the first step to finding the right equation.^[5] If you know values for the distance, time, and acceleration, you can use the following equation:
- Initial velocity: V_i = (d / t) — [(a * t) / 2]
- Understand what each symbol stands for.
  - V_i stands for “initial velocity”
  - d stands for “distance”
  - a stands for “acceleration”
  - t stands for “time”
2
Fill in the known information. Once you have written the known information and determined the proper equation, you can fill in values for the appropriate variables. Carefully setting up each problem and writing out every step of the process is important.
- If you make a mistake, you can easily find it by looking back at all of your previous steps.
3
Solve the equation. With all of the numbers in place, use the proper order of operations to finish the problem. If you’re allowed, use a calculator to limit the number of simple math mistakes.
- For example: An object accelerating west at 7 meters (23.0 ft) per second squared traveled a distance of 150 meters (492.1 ft) within 30 seconds. Calculate the initial velocity of that object.
  - Write the known information:
  - V_i = ?, d = 150 m, a = 7 m/s², t = 30 s
- Multiply the acceleration and time. a * t = 7 * 30 = 210
- Divide the product by two. (a * t) / 2 = 210 / 2 = 105
- Divide the distance by the time. d / t = 150 / 30 = 5
- Subtract your first quotient from the second quotient. V_i = (d / t) — [(a * t) / 2] = 5 – 105 = -100 V_i = -100 m/s west
- Write your answer correctly. Include a unit of measurement, usually meters per second or m/s, as well as a direction the object was traveling in. Without providing information about the direction, you only have a measurement of speed rather than velocity.

1
Know the right equation to use. In order to solve any physics problem you must know which equation to use. Writing down all of the known information is the first step to finding the right equation. If you are given the final velocity, acceleration, and distance, you can use the following equation:^[7]
- Initial velocity: V_i = √ [V_f² — (2 * a * d)]
- Understand what each symbol stands for.
  - V_i stands for “initial velocity”
  - V_f stands for “final velocity”
  - a stands for “acceleration”
  - d stands for “distance”
2
Fill in the known information. Once you have written the known information and determined the proper equation, you can fill in values for the appropriate variables. Carefully setting up each problem and writing out every step of the process is important.
- If you make a mistake, you can easily find it by looking back at all of your previous steps.
3
Solve the equation. With all of the numbers in place, use the proper order of operations to finish the problem. If you’re allowed, use a calculator to limit the number of simple math mistakes.
- For example: An object accelerating north at 5 meters (16.4 ft) per second squared traveled 10 meters (32.8 ft), ending up at a final velocity of 12 meters (39.4 ft) per second. Calculate the object’s initial velocity.
  - Write the known information:
  - V_i = ?, V_f = 12 m/s, a = 5 m/s², d = 10 m
- Square the final velocity. V_f²= 12² = 144
- Multiply the acceleration by the distance and the number two. 2 * a * d = 2 * 5 * 10 = 100
- Subtract this product from your previous one. V_f² — (2 * a * d) = 144 – 100 = 44
- Take the square root of your answer. = √ [V_f² — (2 * a * d)] = √44 = 6.633 V_i = 6.633 m/s north
- Write your answer correctly. Include a unit of measurement, usually meters per second or m/s, as well as a direction the object was traveling in. Without providing information about the direction, you only have a measurement of speed rather than velocity.

1
Know the right equation to use. In order to solve any physics problem you must know which equation to use. Writing down all of the known information is the first step to finding the right equation. If you are given the final velocity, time, and distance, you can use the following equation:^[9]
- Initial velocity: V_i = 2(d/t) — V_f
- Understand what each symbol stands for.
  - V_i stands for “initial velocity”
  - V_f stands for “final velocity”
  - t stands for “time”
  - d stands for “distance”
2
Fill in the known information. Once you have written the known information and determined the proper equation, you can fill in values for the appropriate variables. Carefully setting up each problem and writing out every step of the process is important.
- If you make a mistake, you can easily find it by looking back at all of your previous steps.
3
Solve the equation. With all of the numbers in place, use the proper order of operations to finish the problem. If you’re allowed, use a calculator to limit the number of simple math mistakes.
- For example: An object with a final velocity of 3 meters (9.8 ft) traveled south for 15 seconds and covered a distance of 45 meters (147.6 ft). Calculate the object’s initial velocity.
  - Write the known information:
  - V_i = ?, V_f = 3 m/s, t = 15 s, d = 45 m
- Divide distance by time. (d/t) = (45/15) = 3
- Multiply that value by 2. 2 (d/t) = 2 (45/15) = 6
- Subtract final velocity from the product. 2(d/t) — V_f = 6 — 3 = 3 V_i = 3 m/s south
- Write your answer correctly. Include a unit of measurement, usually meters per second or m/s, as well as a direction the object was traveling in. Without providing information about the direction, you only have a measurement of speed rather than velocity.

Add New Question

Question

What are the difficulties some people have in understanding acceleration?

Sean Alexander is an Academic Tutor specializing in teaching mathematics and physics. Sean is the Owner of Alexander Tutoring, an academic tutoring business that provides personalized studying sessions focused on mathematics and physics. With over 15 years of experience, Sean has worked as a physics and math instructor and tutor for Stanford University, San Francisco State University, and Stanbridge Academy. He holds a BS in Physics from the University of California, Santa Barbara and an MS in Theoretical Physics from San Francisco State University.

Academic Tutor

Expert Answer

One of the difficulties people face is the unit for acceleration, which is meters per second squared. To understand this with a real-world example, think about a rock being dropped off a cliff. Acceleration due to Earth’s gravity is 9.8 meters per second squared, so we can round up to 10 for this example. Neglecting friction, when you first let go of the rock, its velocity is zero. After one second of falling, the speed of the stone will be 10 meters a second. After two seconds of falling, the speed of the stone will be 20 meters a second. After three seconds of falling, the speed of this will be 30 meters per second. It gains 10 meters a second of speed for each second that it is falling.
Question

A bullet of 60 gm is fired using a rifle of mass 12kg. Rifle recoils with a velocity of 2.5m/s. What is the initial velocity?

Kinetic energy -> Kinetic energy
0.5mv^2 -> 0.5mv^2
0.5 x 12 x 2,5^2 = 0.5 x 0.06 x v^2
6 x 6.25 = 0.03 x v^2
37.5 = 0.03 x v^2
sqrt(37.5/0.03) = v
sqrt(1250) = v
v = 35.3 m/s
Question

If displacement and time are related as s = 3.5t + 5t2, what is the initial velocity?

Initial velocity is 3.5. The equation is s = ut + 1/2at^2, where s — distance, u — inititial velocity, and a — acceleration.

See more answers

Ask a Question

200 characters left

Include your email address to get a message when this question is answered.

Submit

Things You’ll Need

Pencil
Paper
Calculator (optional)

About This Article

Article SummaryX

To find initial velocity, start by multiplying the acceleration by the time. Then, divide that number by 2 and write down the quotient you get. Next, divide the distance by the time and write down that quotient as well. Finally, subtract your first quotient from your second quotient to find the initial velocity. To learn how to find initial velocity using the final velocity, keep reading!

Did this summary help you?

Thanks to all authors for creating a page that has been read 836,074 times.

Did this article help you?

Источник