Článek pojednává o tom, zda je horizontální rychlostní konstanta nebo proč je horizontální rychlostní konstanta při pohybu projektilu, spolu s příklady problémů.
Poté, co aplikovaná síla uvede parabolickou dráhu do pohybu projektilu, působí dolů na projektil ve vertikálním směru pouze gravitační síla. Objekt se tedy pohybuje dolů s různou vertikální rychlostí, ale konstantní horizontální rychlostí.
Přečtěte si více o Gravity Force.
Říká se, že předmět je projektil když na něj působí pouze jedna gravitační síla. Když předmět spadne z výšky, vrhne svisle nahoru nebo vrhne pod úhlem vodorovně, pohybuje se po předvídatelné zakřivené dráze, když nepůsobí žádná jiná síla než gravitace. Když je objekt v pohybu svou setrvačností a je zasažen gravitační silou, nazývá se „pohyb střely'. Pokud na objekt působí jakákoliv jiná síla, pak se neříká, že jde o projektil.
(kredit: Shutterstock)
Většinu času špatně chápeme, že když se objekt pohybuje nahoru nebo dolů, musí tam být a síly působí také směrem nahoru nebo dolů. Všimněte si, že síla potřebná pouze k nastavení zrychlení objektu, nikoli jeho pohyb. Síla neudržuje pohyb objektu, ale jeho zrychlení. Proto, i když střela jede nahoru, musí dojít ke zrychlení dolů vlivem gravitace, což zpomalí pohyb střely.
To je důvod, proč projektil zažije pouze jedinou sílu přímo dolů; ne dozadu nebo dopředu nebo přesně řečeno jako vodorovně. Gravitační síla zrychluje pouze rychlost nahoru-dolů nebo vertikální rychlost, zatímco její horizontální složka se nemění, protože žádná síla nepůsobí horizontálně při pohybu projektilu.
Existují různé příklady pohybu projektilu který zobrazuje takovou parabolickou trajektorii s konstantní horizontální rychlostí, jako je např
- Hrát golf
- Házení basketbalu do koše
- Pohyb dělové koule
- Voda unikající z hadice
- Fotbal po kopání
- Stunt na horském kole
- Hod kladivem
- Raketová projekce
- volejbal
- Hod oštěpem
Kdy je horizontální rychlost konstantní?
Horizontální rychlost během pohybu střely je konstantní.
Podle definice se pohyb projektilu týká jediné gravitační síly, která vyvolává síťovou sílu směrem ke středu Země. Protože při pohybu projektilu nepůsobí žádná horizontální síla, jeho horizontální rychlost zůstává konstantní a postupuje směrem k zemskému středu v důsledku gravitační síly.
Přečtěte si více o gravitačním zrychlení.
Chcete-li porozumět konceptu zrychlení směrem dolů s konstantní horizontální rychlostí, zvažte příklad chlapce, který hází míč v přímém směru vysokou rychlostí. Řekněme, že gravitace je v tomto případě zanedbatelná, jak se pak míč pohybuje bez gravitace?
Newtonův zákon říká: "objekt v pohybu pokračuje v pohybu, pokud na něj nepůsobí nějaká síla“. To znamená; koule se pohybuje po přímé dráze konstantní rychlostí, která souhlasí s zákon setrvačnosti.
(kredit: Shutterstock)
Nyní ve stejném případě, co když gravitace existuje? Gravitační síla ovlivňuje vertikální pohyb míče a způsobuje vertikální zrychlení, které je v souladu s volně padající předmět zrychlující se rychlostí gravitačního zrychlení g. Vlivem gravitační síly bude koule klesat vertikálně pod svou přímou dráhu po parabolické dráze podle atributu pohybu projektilu.
Předpokládejme, že chlapec použije sílu 20 N, aby hodil míč. Míč dosáhne rychlosti 10 m/s a setrvává v pohybu stejnou rychlostí vodorovně. Současně vertikální rychlost dosahuje rychlosti 9.8 m/s každou sekundu v důsledku gravitační síly. To znamená, že míč má vertikální zrychlení asi 9.8 m/s, ale žádné horizontální zrychlení.
(kredit: Shutterstock)
Zrychlení směrem dolů má za následek snížení trajektorie od přímky, kterou střela urazí, pokud je gravitační síla zanedbatelná. Míč má svou konstantní horizontální rychlost v existenci gravitace, která působí tak, že řídí přesnou vertikální rychlost jako dříve.
Gravitace neboli vertikální síla však působí kolmo k horizontální rychlost střely. Protože kolmé složky jsou na sobě nezávislé, gravitační síla nemůže ovlivnit horizontální rychlost míče. To je proč se jakýkoli projektil pohybuje se zrychlením směrem dolů, ale konstantní horizontální rychlostí.
Přečtěte si více o příkladech gravitačního zrychlení.
Proč je horizontální rychlost konstantní?
Projekt horizontální rychlost střely je konstantní kvůli jeho setrvačnosti.
Pokud není síla, stav objektu se nezmění podle zákona setrvačnosti. Tendence střely zůstat v pohybu konstantní rychlostí vedla k horizontálnímu pohybu střely. Střela se proto pohybuje stabilní horizontální rychlostí.
Síla je potřebná k transformaci stavu objektu, buď k tomu, aby se dostal do pohybu ze stacionárního stavu, nebo aby byl stacionární z pohybu. Ale pokud nepůsobí žádná vnější síla, objekt zůstává v klidu nebo pokud je v pohybu, přetrvává v cestování navždy s konstantní rychlost. Střele získá počáteční rychlost působením síly a poté je ovlivněna pouze setrvačností a gravitační silou.
Gravitační síla působila svisle dolů na projektil, který každou sekundu měnil vertikální rychlost. Ale na projektil nepůsobí žádná síla horizontálně; pohybuje se konstantní horizontální rychlostí díky své setrvačnosti. Svislý pohyb dolů a konstantní horizontální pohyb nabízí střele parabolickou trajektorii.
(kredit: Shutterstock)
Uvažujme lučištníka vystřelujícího šíp počáteční rychlostí 15 m/s bez úhlu nahoru. Pokud je gravitace zanedbatelná, šipka střely by setrvala v pohybu rychlostí 15 m/s v horizontálním směru. Ale gravitační síla tlačí šipku ke zrychlení směrem dolů rychlostí 9.8 m/s/s.
Ale zásadní věc, kterou je třeba uvést, je, že horizontální rychlost zůstává během parabolické trajektorie šípu neměnná, která to schvaluje tam je pouze vertikální síla působící na šipku střely, ale žádná horizontální síla.
Předpokládejme, že lukostřelec vystřelil šíp rychlostí 75 m/s pod úhlem 10 stupňů nad horizontálou. Pro takovou počáteční rychlost by šipka zpočátku cestovala rychlostí 19.6 m/s nahoru a 73.1 m/s doprava. Šipka se dále pohybuje doprava s přesnou horizontální rychlostí 73.1 m/s, zatímco vertikální rychlost šipky se každou sekundu mění o 9.8 m/s.
Jak šíp po vystřelení postupuje směrem ke svému vrcholu, zpomaluje se; a jak klesá z vrcholu, zrychluje se. Můžeme pozorovat vyvážený charakter pohybu šípu nebo střely. Po jedné sekundě dosažení svého vrcholu se vertikální rychlost rovná rychlosti po jedné sekundě snížení z vrcholu. Podobně, po dvou sekundách dosažení svého vrcholu je vertikální rychlost rovna vertikální rychlosti po dvou sekundách poklesu od svého vrcholu.
U nehorizontálních střel se směr vektoru rychlosti předpokládá jako plus (+) na dráze nahoru a mínus (-) na dráze dolů. Přesto je jeho velikost podobná identickému časovému intervalu na každé straně jeho vrcholu. Všimněte si také, že vertikální rychlost šipky je ve svém vrcholu nulová. Je to proto, že vektor rychlosti šipky je na vrcholu trajektorie zcela vodorovný. Proto při krátkém přemístění není horizontální pohyb ovlivněn gravitační silou.
Přečtěte si o tématu Rychlost.
Také čtení:
- Jak můžete zjistit zrychlení z grafu rychlosti a času
- Jak měřit rychlost v astrofyzice
- Záporná relativní rychlost
- Jak vypočítat rychlost v neutronových hvězdách
- Jak najít konstantní zrychlení s rychlostí a časem
- Jak vypočítat grupovou rychlost v mechanice vln
- Okamžitá rychlost versus průměrná rychlost
- Jak najít horizontální rychlost bez času
- Vzorec koncové rychlosti
- Relativní rychlost po srážce
Dobrý den, jsem Manish Naik absolvoval magisterský titul z fyziky se specializací Solid-State Electronics. Mám tři roky zkušeností s psaním článků na téma fyzika. Psaní, jehož cílem bylo poskytnout přesné informace všem čtenářům, od začátečníků i odborníků.
Ve svém volném čase rád trávím čas v přírodě nebo navštěvuji historická místa.
Těšíme se na spojení přes LinkedIn –