Warto przeczytać

Rjvs9gIKo2W2q

Rys. 1. Na ilustracji widoczne jest zdjęcie dziesięciu kolarzy, jadących jeden za drugim i pokonujących zakręt. Obok toru kolarskiego widoczne są barierki i kibice, a zatem zdjęcie przedstawia najprawdopodobniej końcowy etap wyścigu, gdy zawodnicy zbliżają się do mety. Kolarze przed metą dokonują ostatniego wysiłku a zatem poruszają się ruchem przyspieszonym.

Jakie są mierzalne parametry ruchu? To wielkości, które ten ruch charakteryzują. Należą do nich przemieszczenieprzemieszczenieprzemieszczenie, prędkośćprędkośćprędkość i przyspieszenieprzyspieszenieprzyspieszenie. Każda z tych wielkości jest wielkością wektorową – aby je określić, musimy podać ich kierunek, zwrot i wartość lub - co równoważne - trzy współrzędne w ustalonym układzie współrzędnych.

Jak takie wielkości mierzyć?

Zacznijmy od przemieszczenia.

PołożeniepołożeniePołożenie ciała w danym momencie opisujemy za pomocą wektora położenia. Wektor ten ma początek w początku układu współrzędnych, a koniec – w punkcie, w którym znajduje się ciało. Jeśli wektor ${\overrightarrow{r}}_1$ opisuje położenie ciała w chwili tIndeks dolny 1₁, a wektor ${\overrightarrow{r}}_2$ opisuje położenie ciała w późniejszej chwili tIndeks dolny 2₂, to odejmując te dwa położenia od siebie otrzymamy właśnie wektor przemieszczenia:

Wielkość ta opisuje, w jaki sposób zmieniło się położenie ciała w zadanym odstępie czasu.

Jeśli ruch odbywa się wzdłuż linii prostej i w jednym kierunku (tj. prędkość nie zmienia zwrotu), to wartość tego wektora jest jednocześnie drogądrogadrogą, którą przebyło ciało.

PrędkośćprędkośćPrędkość jest wielkością, która opisuje, jak szybko zmienia się położenie ciała. Obliczamy ją dzieląc wektor przemieszczenia przez czas, w którym to przemieszczenie nastąpiło.

Jeśli prędkość ciała zmienia się w  czasie, to - aby określić ją jak najdokładniej - czas, w  którym obserwujemy zmianę położenia musi być możliwie najkrótszy. Aby zatem wyznaczyć wartość prędkości chwilowej, musimy zmierzyć zmianę położenia w bardzo krótkim przedziale czasu lub wykorzystać inną metodę pomiaru prędkości –tak, jak na przykład fotoradar, który do pomiaru prędkości wykorzystuje zjawisko Doppleraefekt Dopplerazjawisko Dopplera.

R1GWsYO7rEgpk

Rys. 2. Na ilustracji widoczne jest zdjęcie z wyścigu formuły jeden, na którym niebieski bolid porusza się z dużą prędkością po prostym odcinku toru. Kibice widoczni w tle zdjęcia są rozmyci. Na prostych odcinkach torów kierowcy przyspieszają, a zatem poruszają się ruchem przyspieszonym.

PrzyspieszenieprzyspieszeniePrzyspieszenie opisuje, jak zmienia się prędkość. Obliczamy je, dzieląc wektor zmiany prędkości przez czas, w którym ta zmiana nastąpiła.

gdzie ${\displaystyle \mathrm{\Delta }t=t_2-t_1}$ , a ${\displaystyle \mathrm{\Delta }\overrightarrow{v}=\overrightarrow{v}(t_2)-\overrightarrow{v}(t_1)}$. Podobnie jak w przypadku prędkości, przyspieszenie może się zmieniać, a więc by wyznaczyć je jak najdokładniej, mierzymy zmianę prędkości w jak najkrótszym czasie.

Gdy ciało porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonymruch jednostajnie przyspieszonyruchem jednostajnie przyspieszonym, wartość prędkości rośnie w sposób jednostajny. Gdy dodatkowo ruch jest prostoliniowy, przyspieszenie w takim ruchu jest stałe. Oznacza to, że w tym przypadku możemy zmierzyć zmianę prędkości w dowolnym czasie.

Słowniczek