Záporná rychlost a negativní zrychlení: proč, jak, graf, příklad a podrobná fakta

V tomto článku budeme diskutovat o vzájemné závislosti záporné rychlosti a záporného zrychlení na několika příkladech a grafech.

Pokud se objekt posouvá ve směru opačném k jeho pohyblivosti, pak je rychlost objektu záporná. Zrychlení objektu je shledáno záporným, pokud se rychlost objektu s časem snižuje.

Co je záporná rychlost?

Záporná rychlost je poměr posunutí objektu ve směru od jeho směru pohybu.

Pokud je směr pohybu objektu opačný, pak je jeho posunutí záporná.

Rychlost je dána rovnicí

v=(Δx/Δt)=(x₂-x₁)/(t₂-t₁)—(1)

Aby byla rychlost ve výše uvedené rovnici (1) záporná,

x₂>x₁

Konečné posunutí objektu by mělo být menší než počáteční posunutí.

Co je negativní zrychlení?

Objekt zpomalující s časem ukáže snížení rychlosti objektu s časem a vzdáleností.

O objektu se říká, že se zrychluje, pokud dojde ke změně rychlosti objektu během jeho pohybu. Rychlost objektu se mění a snižuje spolu s posunem, zrychlení objektu sníží zrychlení objektu.

a=(Δv/Δt)=(v₂-v₁)/(t₂-t₁)

Aby bylo zrychlení ve výše uvedené rovnici (2) záporné,

v₂>v₁

Aby bylo zrychlení záporné, počáteční zrychlení objektu by mělo být větší než rychlost objektu při dalším zrychlování.

Můžete mít zápornou rychlost a záporné zrychlení?

To je možné v případě, že objekt zpomalí svou rychlost, nebo padá z větší výšky, nebo se vzdaluje od původního směru pohybu a obrátí svůj směr.

Pokud se poloha objektu mění od směru jeho pohybu a rychlost klesá s časem, pak se objekt změnil záporná rychlost a záporné zrychlení obojí.

Můžeme uvažovat o jednoduchém příkladu komety přibližující se ke Slunci z vzdálené mlhoviny tím, že se přitahuje ke gravitační síle Slunce. Ale jak se přibližuje blízko Slunce, získává potenciální energii a odklání se zpět ze směru svého pohybu a zrychluje se od Slunce po parabolické dráze.

Jelikož je kometa daleko od Slunce, její rychlost je asi 2000 mil za hodinu, jakmile se kometa dostane do blízkosti Slunce, její rychlost se stane téměř 100000 XNUMX mil za hodinu v důsledku vnější gravitace Slunce na kometu. Při odklonu od Slunce je jeho rychlost dokonce vysoká a s rostoucí vzdáleností od Slunce klesá.

Rychlost komety je tedy při cestování od Slunce ve skutečnosti záporná, a proto je zrychlení také záporné, protože rychlost s časem klesá.

Přečtěte si více o komety.

Negativní rychlost Graf negativního zrychlení

Abychom změřili rychlost objektu, musíme vykreslit graf posunu objektu v různé době trvání. Následuje graf polohy a času zpomalujícího objektu.

Graf ukazuje, že posunutí objektu je v opačném směru a poloha objektu od jeho počátku se s časem snižuje. Když najdete sklon grafu pozice-čas, zjistíte rychlost grafu. Ve výše uvedeném grafu se rychlost objektu s časem snižuje, a proto je rychlost vypočtena jako záporná.

Pro zjištění zrychlení objektu sestrojíme graf rychlosti v/s časová rychlost změny rychlosti. Graf je následující:

Z grafu můžeme vidět, že rychlost lineárně klesá s časem. Sklon grafu udává zrychlení objektu. Protože se rychlost s časem snižuje, je zrychlení záporné.

Pokud objekt zrychluje vyšší rychlostí než předchozí, pak budeme mít a kladný sklon grafu a tedy kladné zrychlení.

Příklad záporné rychlosti a záporného zrychlení

Uvažujme, že letadlo letící rychlostí 850 km/h zrychlí v nižší výšce na rychlost 580 km/h a pak se zrychlí dolů k povrchu Země a sníží svou rychlost během přistání. Horizontální rychlost letadla je odvozena, zatímco vertikální rychlost také klesá, když letadlo přistává na zemi.

Zde se v tomto případě vzdálenost mezi letounem a přistávací plochou s časem zmenšuje. Zpočátku letoun letěl ve výšce 10,000 8000 metrů nad povrchem a poté následoval nižší výšku ve výšce 10 XNUMX metrů za XNUMX minut. Potom lze rychlost vypočítat jako změnu polohy vzhledem k počáteční poloze a času dané rovnicí

v=(x₂-x₁)/(t₂-t₁)

Tady, x₁= 10000 XNUMX metrů, x₂= 8000 metrů,

Rychlost letadla při sestupu do nižších výšek je tedy -3.33 m/s. Je vidět, že jak výška letadla klesá, jeho rychlost se vypočítá a zjistí se, že je záporná.

Zrychlení letadla je proměnná rychlost s časem, daná vztahem

a=(v₂-v₁)/Δt

Počáteční rychlost letounu byla 850 km/h, poté byla snížena na 580 km/h. Zrychlení letadla s klesající rychlostí je tedy

Máme v₁= 850 km/h, v₂= 580 km/h, Δt= 600 sekund

a=(580-850)/600=-270/600=-0.45m/s²

Protože rychlost s časem klesá, zrychlení je záporné.

Jak funguje záporná rychlost a záporné zrychlení?

Rychlost přímo souvisí se změnou posunutí, zatímco zrychlení objektu závisí na změně jeho rychlosti.

Záporná rychlost obrátí směr objektu, protože posun je v záporné ose systému, zatímco rychlost objektu je snížena v důsledku negativního zrychlení.

Záporná rychlost táhne objekt zpět v opačném směru, než je jeho pohyb, a záporné zrychlení zpomaluje rychlost zrychlujícího se objektu a tím se zpomaluje.

Předmět dopadající na zem z určité výšky převádí potenciální energii na kinetickou energii využitou k přesunu z výšky na zemský povrch. Výška objektu od země, odkud byl původně let zahájen, se snižuje. Kompatibilita, rychlost objektu je záporná, protože posunutí objektu je v záporné ose.

Předpokládejme, že hodíme předmět projektilovým pohybem, rychlost objektu při dosažení nejvyšší výška se sníží, jakmile se veškerá kinetická energie objektu přemění zpět na potenciální energii objektu.

Odtud rychlost objektu zpočátku roste, jak se potenciální energie přeměňuje na kinetickou energii a díky gravitační síle působící na objekt, a poté mírně klesá rychlost při zrychlování směrem dolů a prudce klesá, když dosáhne blízko povrchu Země. .

Jak se rychlost s časem snižuje, rozdíl v předchozí a počáteční rychlosti je záporný, a proto je zrychlení objektu záporné.

Když je rychlost záporná a zrychlení záporná, co se děje s objektem?

Když je rychlost objektu záporná, posun je v opačném směru a když je zrychlení záporné, rychlost zrychlujícího objektu se sníží.

S klesající rychlostí a také zrychlením objektu se kinetická energie objektu přeměňuje na potenciální energii objektu. Můžeme dokonce uvažovat, že existuje nějaký vnější dopad na objekt, díky kterému se rychlost objektu snižuje.

Přečtěte si více o Negativní graf rychlosti: různé grafy a jejich vysvětlení.

Často kladené otázky

Q1. Jak bude vypadat graf rychlosti v/s čas pro kometu přibližující se ke Slunci a poté vychýlení zpět? Vysvětlete graf pro totéž ohledně rychlosti a zrychlení.

Rychlost komety při přibližování se ke Slunci z velké vzdálenosti je kolem 2000 km/h a zvyšuje se, jak se gravitační síla komety zvyšuje s klesající vzdáleností.

Rychlost se stává přibližně 1 l km/h, když je blízko Slunce. Změna rychlosti komety je tedy kladná, a proto je také zrychlení komety kladné, jak ukazuje graf níže.

Přijímá energii ze Slunce a stahuje se zpět proti gravitační síle Slunce a postupně snižuje jeho rychlost, jak se vzdaluje od Slunce. Zpočátku dojde k velkému poklesu rychlosti, protože kometa rychle ztratí svou přebytečnou energii získanou ze slunečního záření.

Protože rychlost komety klesá, zrychlení komety je záporné a totéž je znázorněno v grafu, kde rychlost klesá s časem.

Q2. Uvažujme objekt zpomalující se na základě posunutí objektu z jeho původní polohy s časem, kdy byla rychlost vypočtena a vykreslena pro stejný časový interval. Graf je uveden níže. Na základě následujícího grafu vypočítejte zrychlení objektu, když je čas roven 5 sekundám.

Řešení: Z výše uvedeného grafu vyplývá, že rychlost objektu v čase t=5 sekund, rychlost objektu byla v=-20 m/s.

Rychlost je součinem zrychlení objektu během této doby.

Tedy zrychlení objektu je

Proto rychlost zrychlení objektu v čase t=5 sekund byla -4 m/s².

Je záporné zrychlení stejné jako zpomalení objektu?

Zrychlení objektu je záporné, pokud se rychlost objektu s časem snižuje.

Pokud rychlost objektu spolu se vzdáleností klesá, pak se říká, že objekt je časem zpomalen. Zpomalující objekt je doprovázen negativním zrychlením.

Proč je rychlost padajícího předmětu z výšky záporná?

Pokud se objekt pohybuje v opačném směru, pak je rozdíl mezi konečným a počátečním posunutím záporný.

Vzhledem k tomu, že posun padajícího předmětu je v opačném směru, jeho rychlost a tedy i zrychlení bude záporné.

Je možné změřit vzdálenost, kterou objekt urazí z jeho grafu rychlosti a času?

Ano, posunutí objektu lze zjistit z grafu rychlost-čas.

Protože rychlost je definována jako vzdálenost, kterou objekt uběhne za daný čas, bude se vzdálenost rovnat rychlosti objektu během této doby a době trvání, kdy byla rychlost zaznamenána.

Také čtení:

• Jak zjistit točivý moment z úhlové rychlosti
• Je úhlová rychlost vektor
• Jak určit rychlost ve fyzice plazmatu
• Graf nulové rychlosti
• Jak měřit rychlost v rentgenové difrakci
• Jak zjistit rychlost se zrychlením a vzdáleností
• Jak vypočítat rychlost ve hvězdné dynamice
• Jak odvodit rychlost v termodynamice
• Najděte koeficient tření při dané rychlosti a vzdálenosti
• Jak zjistit rychlost v kvantové chromodynamice