Come calcolare la velocità verticale

Contenuto

• Nozioni di base di Projectile Motion
• Equazione di velocità verticale: movimento proiettile
• Moto in un cerchio verticale
• Calcolatore di velocità verticale

Quando i proiettili si muovono nel mondo come lo conosciamo, si muovono attraverso lo spazio tridimensionale, tra i punti che possono essere descritti in termini di coordinate in un (X, y, z) sistema. Quando le persone studiano questi proiettili in movimento, siano essi oggetti in una competizione sportiva come baseball o aerei militari multimiliardari, vogliono conoscere alcuni dettagli isolati sul percorso di quegli oggetti attraverso lo spazio, non l'intera storia da ogni angolo letterale contemporaneamente .

I fisici studiano le posizioni delle particelle, il cambiamento di tali posizioni nel tempo (cioè la velocità) e il modo in cui quel cambiamento di posizione stesso cambia nel tempo (cioè, l'accelerazione). A volte, la velocità verticale è l'elemento di particolare interesse.

Nozioni di base di Projectile Motion

La maggior parte dei problemi di fisica introduttiva sono trattati con componenti orizzontali e verticali, rappresentati da X e y rispettivamente. La terza dimensione di "profondità" è riservata ai corsi avanzati.

Tenendo presente ciò, il movimento di qualsiasi proiettile può essere descritto in termini di posizione (X, y o entrambi), velocità (v) e accelerazione (un' o g, l'accelerazione dovuta alla gravità), tutto rispetto al tempo (t), indicato da indici. Per esempio, v_{y (4)} rappresenta la velocità verticale (cioè nel y-direction) al momento t = 4 secondi dopo che la particella inizia a muoversi. Allo stesso modo, un indice di 0 significa t = 0 e indica la posizione iniziale o la velocità del proiettile.

Di solito, devi solo fare riferimento alla corretta o equazione o equazione tra le equazioni classiche di Newton del moto del proiettile:

v_ {0x} = v_x x = x_0 + v_xt

(Le due espressioni precedenti sono solo per il movimento orizzontale).

y = y_0 + frac {1} {2} (v_ {0y} + v_y) t v_y = v_ {0y} - gt y = y_0 + v_ {0y} t - frac {1} {2} gt v_y ^ 2 = v_ {0y} ^ 2 + 2g (y - y_0)

Equazione di velocità verticale: movimento proiettile

Quale formula di velocità verticale selezionare dall'elenco sopra quando si cerca di determinare la velocità verticale (rappresentata da v_y0, che è velocità al momento t = 0 o v_y, la velocità verticale a tempo non specificato t) dipenderà dal tipo di informazioni fornite all'inizio del problema.

Ad esempio, se ti viene dato y₀ e y (la variazione totale in posizione verticale tra t = 0 e il tempo di interesse), è possibile utilizzare la quarta equazione nell'elenco precedente per trovare v_0y, la velocità verticale iniziale. Se invece ti viene dato il tempo trascorso per un oggetto in caduta libera, puoi calcolare sia la distanza in cui è caduto che la sua velocità verticale in quel momento usando altre equazioni.

Moto in un cerchio verticale

Immagina di oscillare uno yo-yo o un altro piccolo oggetto su una corda in un cerchio di fronte a te, con il cerchio tracciato dall'oggetto esattamente perpendicolare al pavimento. Noti che l'oggetto rallenta mentre raggiunge la cima dell'oscillazione, ma mantieni la velocità dell'oggetto abbastanza elevata da mantenere la tensione nella corda.

Come avrai intuito, esiste un'equazione fisica che descrive questo tipo di movimento circolare verticale. In questo tipo di centripeto movimento (circolare), l'accelerazione necessaria per mantenere la corda tesa è v²/ r, dove v è la velocità centripeta e r è la lunghezza della stringa tra la mano nell'oggetto.

Risolvendo per la velocità verticale minima nella parte superiore della stringa (dove un' deve essere uguale o maggiore di g) dà v_y = (gr)^1/2, il che significa che la velocità non dipende affatto dalla massa dell'oggetto e solo dalla lunghezza della stringa

Calcolatore di velocità verticale

Puoi avvalerti di una varietà di calcolatori online per aiutarti a risolvere i problemi di fisica che trattano in qualche modo con una componente verticale di spostamento, e quindi hanno un proiettile con velocità verticale che potresti voler trovare in un determinato momento t. Un esempio di tale sito Web è fornito nelle Risorse.