Uzupełnienie do materiału Ruch jednostajnie przyspieszony prostoliniowy.

Istotą Wszechświata jest nieustanny ruch. Można zaobserwować go wszędzie. Niezależnie od tego, czy obserwujemy obiekty dużo od nas samych większe, makroskopowe, czy skupiamy się na mikroskali. Na tej lekcji przypomnimy sobie i uporządkujemy wiadomości o ruchu jednostajnie zmiennymruch jednostajnie przyspieszonyruchu jednostajnie zmiennym, w którym wartość prędkości zmienia się w czasie.

Nauczysz się
  • określać ruch jednostajnie przyspieszony,

  • definiować ruch jednostajnie opóźniony,

  • używać pojęcia przyspieszenia,

  • wyznaczać wartość przyspieszenia,

  • wykonywać obliczenia przy pomocy wzoru związanego z przyspieszeniem, zmianą prędkości i czasem.

Przeczytaj

Ruch jednostajnie przyspieszony
Definicja: Ruch jednostajnie przyspieszony

Ruch jednostajnie przyspieszony to taki, w którym w jednakowych odstępach czasu wartość prędkości rośnie o taką samą wartość.

Przykład 1
RdCGCTQLRCmUr
Animacja dotycząca przyspieszenia.
Przykład 2
RpSzgsLvnqkMC
Animacja dotycząca przyspieszenia.
Polecenie 1

Jaką prędkość będzie miał samochód po 5 sekundach ruchu, jeśli wystartował na światłach ze stałym przyspieszeniem 4 ms2?

R15JThFof1jwq
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Przykład 3

Aby szybciej wykonać powyższe zadanie, nie trzeba rozpisywać każdej sekundy ruchu. Wypiszmy wszystkie informacje potrzebne do jego rozwiązania.

Dane:
a=4 ms2
Δt=5 s

Szukane:
Δv=?

Wzór:
Δv=a·Δt

Rozwiązanie:
Δv=4 ms2·5 s
Δv=20 ms

Otrzymaliśmy dokładnie ten sam wynik.

Przykład 4

Motocyklista wyjechał z parkingu z prędkością 5 kmh i zaczął przyspieszać. Oblicz, po jakim czasie jego prędkość osiągnie wartość 90 kmh, jeśli jego przyspieszenie jest stałe i wynosi 3 ms2.

Dane:
a=3 ms2
v0=5 kmh
vk=90 kmh
Δv=vk-v0
Δv=90 kmh-5 kmh=85 kmh
Zamieniamy jednostkę prędkości na jednostkę podstawową (jeśli nie pamiętasz jak to zrobić zajrzyj koniecznie tutaj) 85 kmh:3,6 i zaokrąglamy do czterech cyfr znaczących 23,61 ms.
Δv=23,61 ms

Szukane:
Δt=?

Wzór:
a=ΔvΔt
Δt=Δv:a
Δt=23,61:3=7,78 s

Odpowiedź: Motocyklista osiągnie prędkość 90 kmh po czasie równym 7,78 s.

Polecenie 2
R1AxyT7vrvZmX
Rowerzysta zaczął zjeżdżać z górki. Jaką prędkość osiągnął u jej podnóża, jeśli zjeżdżał 7 s ze stałym przyspieszeniem 1,1 ms2. Prędkość początkowa wynosiła 2 ms.
Przeciągnij w lukę odpowiednią odpowiedź lub kliknij w lukę i wybierz odpowiedź z listy rozwijalnej. Motocyklista osiągnie prędkość
aria-label="siedem i siedemdziesiąt osiem setnych sekundy"


Dane:
1. Δt, 2. 1,1, 3. 2, 4. 3, 5. 1,1, 6. 10,1
, 7. 7, 8. 2, 9. 9,7=7 s
v0=1. Δt, 2. 1,1, 3. 2, 4. 3, 5. 1,1, 6. 10,1, 7. 7, 8. 2, 9. 9,7 ms
a=1. Δt, 2. 1,1, 3. 2, 4. 3, 5. 1,1, 6. 10,1, 7. 7, 8. 2, 9. 9,7 ms2
Szukane:
vk=?
Wzór:
a=ΔvΔt
Δv=vk-v0
Rozwiązanie:
vk-v0=a·Δt
vk=a·Δt+v0
vk=1. Δt, 2. 1,1, 3. 2, 4. 3, 5. 1,1, 6. 10,1
, 7. 7, 8. 2, 9. 9,7 ms2·1. Δt, 2. 1,1, 3. 2, 4. 3, 5. 1,1, 6. 10,1, 7. 7, 8. 2, 9. 9,7 s+1. Δt, 2. 1,1, 3. 2, 4. 3, 5. 1,1, 6. 10,1, 7. 7, 8. 2, 9. 9,7 ms
vk=1. Δt, 2. 1,1, 3. 2, 4. 3, 5. 1,1, 6. 10,1, 7. 7, 8. 2, 9. 9,7ms
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ruch jednostajnie opóźniony
Definicja: Ruch jednostajnie opóźniony

Jeśli ciało w jednakowych odstępach czasu zmniejsza swoją prędkość o tę samą wartość, wówczas mówimy o ruchu jednostajnie opóźnionym.

R1LfbL0x9Fh9l
Animacja dotycząca ruchu jednostajnie opóźnionego.

Przyspieszenie w ruchu jednostajnie opóźnionym często nazywa się opóźnieniem. Ponieważ jest to wielkość wektorowa (szczegóły poznasz w szkole średniej) nie może ono przyjmować wartości ujemnej.  Oblicza się je z tego samego wzoru, co przyspieszenie:

a=ΔvΔt,

Jeżeli w liczniku podstawisz liczby odpowiadające wartościom prędkości końcowej i początkowej oraz w mianowniku czas, to otrzymasz wynik ujemny. Znak minus oznacza to, że wektor opóźnienia jest skierowany przeciwnie do wektorów prędkości i do kierunku ruchu, lub prościej: prędkość uległa zmniejszeniu. Wartość opóźnienia jest zawsze dodatnia.

Ważne!

Wartość opóźnienia jest zawsze dodatnia!

Można również zastosować drugą metodę. Mianowicie równanie, w którym zmiana prędkości będzie różnicą prędkości początkowej i prędkości końcowej:

Δ v = v 0 v k

Wtedy:

a = Δ v Δ t = v 0 v k Δ t .

Jeżeli podstawisz wartości prędkości i czasu, to otrzymasz dodatnią wartość opóźnienia. Pamiętaj, by nie mieszać tych metod, tylko konsekwentnie trzymać się jednej z nich przy rozwiązywaniu zadań.

Przykład 5

Rowerzysta, dojeżdżając do skrzyżowania, zaczął zwalniać ruchem jednostajnym. Oblicz jego opóźnienie, jeśli hamowanie trwało 5 s, a prędkość, od której zaczął zwalniać, 10 ms.

Dane:
t=5 s
v0=10 ms
vk=0 ms

Szukane:
a=?

Wzór:
a=ΔvΔt
a=vk-v0Δt

Rozwiązanie:
a=0 ms-10 ms5 s
a=-2 ms2

Zauważ! Znak minus oznacza, że ciało zmniejszyło swoją prędkość. Po tym poznajemy, że jest to opóźnienie.

Odpowiedź:
Rowerzysta hamował z opóźnieniem równym 2 ms2.

Polecenie 3
RTCbSTg4Jllln
Ile wynosiło opóźnienie autobusu, który, jadąc z prędkością 36 kmh, zahamował na światłach w ciągu 4 s. Zaznacz odpowiedź spośród podanych. Możliwe odpowiedzi: 1. Autobus poruszał się z opóźnieniem równym 2,5 ms2., 2. Autobus poruszał się z opóźnieniem równym 4 ms2., 3. Autobus poruszał się z opóźnieniem równym 9 ms2., 4. Autobus poruszał się z opóźnieniem równym 4,5 ms2.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Przykład 6

Przed zakrętem, kierowca formuły jeden zaczął hamować z opóźnieniem 8 ms2. Ile czasu trwało hamowanie, jeśli zmniejszył prędkość od 250 kmh do 100 kmh?

Dane:
a=8 ms2
v0=250 kmh
vk=100 kmh
Δv=250 kmh-100 kmh=150 kmh=41,67 ms

Szukane:
Δt=?

Wzór:
a=ΔvΔt
Δt=Δva

Rozwiązanie:
Δt=41,67 ms8 ms2
Δt=5,21 s

Odpowiedź:
Bolid formuły jeden zwolnił przed zakrętem w ciągu 5,21 s.

Polecenie 4
RQwX31Z420YAK
Jaki będzie czas hamowania pociągu osobowego, który zmniejsza swoją prędkość jednostajnie, od wartości 30 kmh do 10 kmh, jadąc z opóźnieniem 0,4 ms2? Przeciągnij w lukę odpowiednią odpowiedź lub kliknij w lukę i wybierz odpowiedź z listy rozwijalnej. Dane:
v0=1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 kmh
vk=1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 kmh
a= 1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 ms2
Δv= 1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 kmh= 1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 ms
Szukane:
1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 =?
Rozwiązanie:
Δt=Δva
Δt= 1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 ms: 1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 ms2= 1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 s.
Odpowiedź:
Czas hamowania pociągu wynosił 1. 30, 2. 20, 3. 10, 4. 0,4, 5. 13,9, 6. 0,4, 7. 13,9, 8. Δt, 9. 5,56, 10. Δv, 11. 5,56 s.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Na skróty:

RDeylcaSkJcme
Animacja dotycząca ruchu jednostajnie zmiennego.

Badanie przyspieszeń

1
R1ZQVPX82eu3G1
Symulacja interaktywna nawiązująca treścią do materiału.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Symulacja interaktywna. Aby zbadać wartość prędkości pojazdu i narysować wykres, należy wybrać rodzaj ruchu i związane z nim parametry. Dla obu przypadków ruchu, jednostajnie przyspieszonego i jednostajnie opóźnionego, wykresem prędkości od czasu jest linia prosta zaczynająca się w punkcie, w którym czas równy jest czasowi początkowemu (zwykle przyjmujemy zero) a prędkość równa jest prędkości początkowej, a kończąca w punkcie, w którym czas równy jest czasowi końcowemu a prędkość zależy od ustalonej wartości przyspieszenia lub opóźnienia.

W ruchu przyspieszonym wartość prędkości rośnie, co dla ruchu jednostajnego oznacza zwiększanie wartości prędkości o taką samą wartość w każdej jednostce czasu podczas ruchu prostoliniowego. Aby obliczyć prędkość końcową, potrzebna jest znajomość przyspieszenia, czasu ruchu oraz prędkości początkowej. Wykres w tym wypadku jest rosnący.

W ruchu opóźnionym wartość prędkości maleje, co dla ruchu jednostajnego oznacza zmniejszanie wartości prędkości o taką samą wartość w każdej jednostce czasu podczas ruchu prostoliniowego. Aby obliczyć prędkość końcową, potrzebna jest znajomość opóźnienia, czasu ruchu oraz prędkości początkowej. Wykres w tym wypadku jest malejący.

Polecenie 5
RxkeJTRXZpKIW
Zaznacz prawidłową odpowiedź.
Jeśli ciało porusza się z przyspieszeniem 3 ms2, oznacza to, że Możliwe odpowiedzi: 1. w każdej sekundzie ruchu jego przyspieszenie wzrasta o 3 ms2., 2. w każdej sekundzie ruchu jego przyspieszenie maleje o 3 ms2., 3. w każdej sekundzie ruchu jego prędkość rośnie o 3 ms., 4. w każdej sekundzie ruchu jego prędkość maleje o 3 ms.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 6
R148NvFQvazD6
Zaznacz wykres, który ilustruje zależność przyspieszenia od czasu w ruchu jednostajnie przyspieszonym.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RqHR0DFyqkgkX
Zaznacz wykres, który ilustruje zależność przyspieszenia od czasu w ruchu jednostajnie przyspieszonym.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 7
RnjL3T0QwPXFi
Rowerzysta, zjeżdżając z górki, porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem 0,2 ms2. Uzupełnij tabelkę o brakujące wartości prędkości.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Zadania

RSTs5u6BjwvWC
Ćwiczenie 1
Łączenie par. Oceń, które zdanie jest prawdziwe, a które fałszywe, zaznaczając odpowiednio Prawda lub Fałsz.. Ruch jednostajnie przyspieszony to ruch, w którym wartość prędkości jest stała.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Ruch jednostajnie przyspieszony to taki ruch, w którym wartość przyspieszenia jest stała.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Ruch jednostajnie opóźniony to taki, w którym wartość prędkości maleje w jednakowych odstępach czasu o tę samą wartość.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Ruch jednostajnie opóźniony to taki, w którym wartość opóźnienia jest stała.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1AglF266BKwW
Ćwiczenie 2
Uzupełnij zdania, przeciągając w lukę odpowiednią odpowiedź lub kliknij w lukę i wybierz odpowiedź z listy rozwijalnej. Jeśli rowerzysta porusza się przyspieszeniem o wartości 1,1 ms2, oznacza to, że w każdej sekundzie ruchu jego prędkość 1. jednostajnie przyspieszonym, 2. 1,1, 3. 3, 4. jednostajnie opóźniony, 5. rośnie, 6. 5, 7. maleje o 1. jednostajnie przyspieszonym, 2. 1,1, 3. 3, 4. jednostajnie opóźniony, 5. rośnie, 6. 5, 7. maleje ms.
Szybkość motocyklisty wzrasta o 5 ms w każdej sekundzie. Oznacza to, że ciało poruszało się ruchem 1. jednostajnie przyspieszonym, 2. 1,1, 3. 3, 4. jednostajnie opóźniony, 5. rośnie, 6. 5, 7. maleje z przyspieszeniem równym 1. jednostajnie przyspieszonym, 2. 1,1, 3. 3, 4. jednostajnie opóźniony, 5. rośnie, 6. 5, 7. maleje ms2.
Jeśli pojazd poruszał się z opóźnieniem o wartości 3 ms2, oznacza to, że w każdej sekundzie ruchu jego prędkość 1. jednostajnie przyspieszonym, 2. 1,1, 3. 3, 4. jednostajnie opóźniony, 5. rośnie, 6. 5, 7. maleje o 1. jednostajnie przyspieszonym, 2. 1,1, 3. 3, 4. jednostajnie opóźniony, 5. rośnie, 6. 5, 7. maleje ms.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rbvu1Nt3uhNgF
Ćwiczenie 3
Samochód osobowy porusza się z przyspieszeniem 2,5 ms2. Uzupełnij tabelkę o wartości prędkości.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ćwiczenie 4

Kierowca skutera zauważył, że światło zmieniło się na czerwone. Zaczął hamować i przed światłami się zatrzymał. Wartość prędkości w poszczególnych sekundach ruchu zapisano w tabeli poniżej. Wpisz w lukę poprawną liczbę.

Wartość prędkości w poszczególnych sekundach ruchu

t s

v ms

0

15

1

12

2

9

3

6

4

3

5

0

RtmwR96i9h3FP
Na podstawie powyższych danych można stwierdzić, że jego opóźnienie wynosiło Tu uzupełnij <mstyle mathsize="23px"">ms2.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ćwiczenie 5

Samochody wyruszyły z linii startu. Policz wartości przyspieszenia dla każdego z nich.

Samochód nr:

  1. Δv=10 ms
    Δt=5 s

  2. v0=0 ms
    vk=20 ms
    Δt=2 s

  3. Δv=72 kmh
    Δt=4 s

  4. t s

    v ms

    0

    0

    1

    4,5

    2

    9

    3

    13,5

    4

    18

Obliczenia i odpowiedzi zapisz w polu poniżej.

R1HwPqrSbTyf3
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1UUMPbyL3BN6
Ćwiczenie 6
Elementy do uszeregowania: 1. Samochód nr. 3, 2. Samochód nr. 2, 3. Samochód nr. 1, 4. Samochód nr. 4
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R27ruHHMBD7rF
Ćwiczenie 7
Według danych producenta Ferrrari SF90 Stradale, samochód ten osiąga prędkość 100 kmh w czasie 2,5 s. Uzupełnij luki. ΔTu uzupełnij =100 kmh   ΔTu uzupełnij =2,5 s Szukane: a=? Wzór: Tu uzupełnij =ΔvΔt
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ćwiczenie 8

Oblicz przyspieszenie samochodu z poprzedniego ćwiczenia. Wynik zaokrąglij do jednego miejsca po przecinku. Obliczenia i odpowiedzi zapisz w polu poniżej.

R5nSqthjL2GsZ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RNriaywYS2Y9L
Ćwiczenie 9
Hulajnoga elektryczna zatrzymała się w ciągu 4 s (zmniejszając prędkość do zera). Zakładając, że był to ruch jednostajnie zmienny, oblicz, jaka była jej prędkość w momencie rozpoczęcia hamowania. Opóźnienie wynosiło 1,6 ms2. Dane:
Δ1. Δv=a·Δt, 2. a, 3. v=0,4 ms, 4. T=1,6 ms2, 5. Δv=aΔt, 6. a=4 s, 7. 4, 8. 1,6, 9. t, 10. v=6,4 ms=1. Δv=a·Δt, 2. a, 3. v=0,4 ms, 4. T=1,6 ms2, 5. Δv=aΔt, 6. a=4 s, 7. 4, 8. 1,6, 9. t, 10. v=6,4 ms s
1. Δv=a·Δt, 2. a, 3. v=0,4 ms, 4. T=1,6 ms2, 5. Δv=aΔt, 6. a=4 s, 7. 4, 8. 1,6, 9. t, 10. v=6,4 ms=1. Δv=a·Δt, 2. a, 3. v=0,4 ms, 4. T=1,6 ms2, 5. Δv=aΔt, 6. a=4 s, 7. 4, 8. 1,6, 9. t, 10. v=6,4 ms ms2
Szukane:
Δv=?
Wzór:
1. Δv=a·Δt, 2. a, 3. v=0,4 ms, 4. T=1,6 ms2, 5. Δv=aΔt, 6. a=4 s, 7. 4, 8. 1,6, 9. t, 10. v=6,4 ms
Rozwiązanie:
1. Δv=a·Δt, 2. a, 3. v=0,4 ms, 4. T=1,6 ms2, 5. Δv=aΔt, 6. a=4 s, 7. 4, 8. 1,6, 9. t, 10. v=6,4 ms
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1RWylNqYlMn3
Ćwiczenie 10
Przeciągnij w puste luki odpowiednie wyrażenie. W ruchu jednostajnie 1. zmiennych, 2. zmiennym, 3. jednakowych, 4. przyspieszonym, 5. inną, 6. taką samą prędkość wzrasta lub maleje o 1. zmiennych, 2. zmiennym, 3. jednakowych, 4. przyspieszonym, 5. inną, 6. taką samą wartość w 1. zmiennych, 2. zmiennym, 3. jednakowych, 4. przyspieszonym, 5. inną, 6. taką samą odstępach czasu.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1bTqoAKoizq1
Ćwiczenie 11
Przyporządkuj wielkościom fizycznym odpowiedni wzór. a Możliwe odpowiedzi: 1. =vk-v0, 2. =Δva, 3. =ΔvΔt, 4. =a·Δt Δv Możliwe odpowiedzi: 1. =vk-v0, 2. =Δva, 3. =ΔvΔt, 4. =a·Δt Δt Możliwe odpowiedzi: 1. =vk-v0, 2. =Δva, 3. =ΔvΔt, 4. =a·Δt Δva Możliwe odpowiedzi: 1. =vk-v0, 2. =Δva, 3. =ΔvΔt, 4. =a·Δt
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RQ93GGof52Ckt
Ćwiczenie 12
Zaznacz poprawne odpowiedzi.
Przyspieszenie o wartości 3 ms2 oznacza, że Możliwe odpowiedzi: 1. ciało zmieniło swoją prędkość o 6 ms w czasie 2 s, 2. ciało zmieniło swoją prędkość o 24 ms w czasie 8 s, 3. ciało zmieniło swoją prędkość o 3 ms w czasie 1 s, 4. ciało zmieniło swoją prędkość o 9 ms w czasie 2 s
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
ReDSC2gDv8y45
Ćwiczenie 13
Przyporządkuj wielkościom fizycznym podstawowe jednostki układu SI. a Możliwe odpowiedzi: 1. ms, 2. s, 3. ms2 Δv Możliwe odpowiedzi: 1. ms, 2. s, 3. ms2 Δt Możliwe odpowiedzi: 1. ms, 2. s, 3. ms2
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

ruch jednostanie opóźniony
ruch jednostanie opóźniony

ruch w którym, w jednakowych odstępach czasu, wartość prędkości maleje o taką samą wartość

ruch jednostajnie przyspieszony
ruch jednostajnie przyspieszony

ruch w którym, w jednakowych odstępach czasu, wartość prędkości rośnie o taką samą wartość