KINEMATYKA

Wektory i skalary.

r

b

B

r

r

r

a + b = c

A

Wlasnosci dodawania wektorów

1) a + b = b + a

r

a

2) (d + e) + f = d + (e + f)

3) a – b =a + (-b)

1)

-b

2)

3)

b

e

a

a

a + b

e + f

f

a - b

d

d + e

b + a

a

b

d + e + f

Skladanie i rozkladanie wektorów. Metoda analityczna.

Wektor a na plaszczyznie x,y y

r

r

a = a cos

a = a

x

ϕ

cos

x

ϕ

r

r

a = a sin

a = a sin

y

ϕ

y

ϕ

r

a y

a = a 2 + a 2 , tgϕ =

x

y

ax

ay

r

r

r

r

r

r

r

a

a = i a + ja

b = i b + jb

x

y

(

x

y )

?

f

r

r

r

r

c = a + b , c = a + b c = a + b

j

x

x

x

y

y

y

r

a

x

i

x

Mnozenie wektorów

Iloczyn k·a jest nowym wektorem, r

r

r

ka = ak = a'

kierunek

r c

kciuka

Iloczyn skalarny

r

r

a ⋅ b = ab cos ϕ = a b + a b x

x

y

y

r

Iloczynem wektorowym

b

r

r

r

kierunek

c = a × b = a ⋅ b sin ϕ

f

r

r

r

r

palców

a × b = − b × a r

a

1

Kinematyka punktu materialnego Predkoscia srednia vsr

x − x 0

∆ x

v

=

=

sr

t − t

∆ t

0

Predkosc chwilowa

x

∆

dx

v = lim

=

∆ t →0

t

∆

dt

Droga jako funkcja czasu

dx = vdt

x

t

dx= v dt

wtedy

∫

∫

x

t

0

0

x − x

(

)

0

0 = v t − t

gdy

t

0

0 =

x = x 0 + vt

W ruchu jednostajnym droga przebyta w czasie t jest proporcjonalna do czasu, a wspólczynnikiem proporcjonalnosci jest predkosc.

Ruchu zmienny – przyspieszenie srednie v − v 0

v

∆

a

=

=

sr

t − t

t

∆

0

Znajac przyspieszenie a = a(t) ruchu jako funkcje czasu, mozna znalezc predkosc tego ruchu ze zwiazku:

dv

a =

⇒ v = adt, v − v (

)

0 = a t − t 0

dt

gdy

t

0

0 =

wtedy v = v 0 + at

Predkosc w ruchu jednostajnie zmiennym jest liniowo zalezna od czasu v

ruch przysp. |a| rosnie

ruch jednostajnie przysp.

v

tg α = a

a=const

ruch przysp. |a| maleje

at

a

ruch jednostajny

v0

v0

ruch opóz. |a| maleje

t

ruch jednostajnie opóz.

ruch opóz. |a| rosnie

a=const

t

2

Droga w ruchu jednostajnie przyspieszonym dx = vdt i v = v + at 0

dx = ( v + at) dt 0

x

t

t

dx = v dt + at dt

∫

∫

∫

0

x

0

0

0

2

at

x − x = v t +

0

0

2

czyli

2

at

x = x + v t +

0

0

2

Uklad trójwymiarowy – wektor wodzacy r punktu przestrzeni gdzie

i,j,k – sa wektorami

jednostkowymi

z

(wersorami)

r

k

odpowiednich osi

x

wspólrzednych.

y

i

j

r

r

r

r

2

2

2

r =

r

xi + j

y + zk

przy czym

r = r = x + y + z 1. Predkosc poruszajacego sie punktu jest wtedy zdefiniowana wzorem: r

r

r

d

r

r

r

dx r

dy r

dz r

v =

= v i + v j + v k =

i +

j +

k

dt

x

y

z

dt

dt

dt

a bezwzgledna wartosc predkosci wynosi 2

2

2

v = r v = v + v + v x

y

z

2. Przyspieszenie poruszajacego sie punktu jest definiowane wzorem: r

r

2

r

v

d

d r

a =

=

2

dt

dt

2

2

2

r

r

r

r

d x r

d y r

d z r

a = a i + a j + a k =

i +

j +

k

x

y

z

2

2

2

dt

dt

dt

ana log icznie

r

2

2

2

a = a = a

+ a + a

x

y

z

3. W ruchu prostoliniowym – predkosc i przyspieszenie mozna wyrazic w nastepujacy sposób:

2

ds

dv

d s

v =

,

a =

=

gdzie s - oznacza odcinek przebytej drogi 2

dt

dt

dt

3

a) ruch prostoliniowy jednostajny v = const

= ds

v

⇒ s = vdt ⇒ s = vdt = vt + s i

= dv

a

= ,

0

∫

0

dt

dt

gdzie s0 – jest odcinkiem drogi przebytym do chwili poczatkowej t=0

b) ruch prostoliniowy jednostajnie przyspieszony (a>0) i opózniony (a<0) –

charakteryzuje sie stalym przyspieszeniem, mamy wiec a = const

v = ∫ adt = at + v 0

s = ∫ vdt = ∫ ( at + v ) dt = 1 2

at

v t

s

0

+ 0 + 0

2

gdzie v0 – oznacza tzw. predkosc poczatkowa tj. wartosc predkosci w chwili poczatkowej t=0

? Szczególne przypadki ruchu jednostajnie przyspieszonego: 1. SPADEK SWOBODNY

1

2

a = g

v = 0

v = gt

s =

gt

0

2

2. RZUT PIONOWY W DÓL

1

2

a = g

v ≠ 0

v = v + gt

s = v t +

gt

0

0

0

2

3. RZUT PIONOWY W GÓRE

1

2

a = − g

v ≠ 0

v = v − gt

s = v t −

gt

0

0

0

2

4. RZUT POZIOMY

1

2

2 y

h

2

x = v t

y =

gt

⇒ x = v

gdy

y = h

x = v

0

2

0

g

0

g

5. RZUT UKOSNY - okreslamy jako ruch punktu materialnego, charakteryzuje on sie stalym przyspieszeniem a=g, lecz w ruchu tym przyspieszenie g i predkosc v0, w odróznieniu od ruchu prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego, nie leza na tej samej prostej, dv

dv

a

x

=

= 0

a

y

=

= − g

x

y

dt

dt

dx

dy

v =

= v = v cos

=

= − +

= − +

0

α

v

gt

v

gt

v sin

0

0

α

x

ox

y

y

dt

dt

Y

1

x = v t cos α

y = v t sin α −

gt 2

0

0

2

v 2 sin

parabola

0

α

2

gdy

y = 0

x =

g

v sin

0

α = voy v0

a

v = v

ox

α

cos

0

X

4