Back to the topics list

brzina, pokret, ubrzanje

U fizičkom svijetu, jedan od najčešćih fenomena je kretanje. Grana znanosti koja se bavi ponašanjem pokretnih objekata poznata je kao 'mehanika'.

Mehanika je dalje podijeljena u dva dijela – kinematika i dinamika.

Kinematika se bavi proučavanjem gibanja ne uzimajući u obzir uzrok gibanja.

Dinamika se bavi uzrokom gibanja, naime silom.

Kretanje znači kretanje. Za objekt se kaže da je u pokretu ako u određenom vremenu promijeni svoj položaj u odnosu na okolinu. Za objekt se kaže da miruje ako ne promijeni svoj položaj u odnosu na okolinu. Referentni okvir je drugi objekt ili scena u odnosu na koji uspoređujemo položaj zadanog objekta.

Svakom vrstom gibanja upravlja različita vrsta sile.

Kada predmet prijeđe jednake udaljenosti u jednakim vremenskim intervalima, kaže se da se giba jednoliko. Ravnomjerno gibanje je pravocrtno gibanje konstantnom brzinom. Primjer: lopta koja se kotrlja.

Kada predmet u jednakim vremenskim intervalima prijeđe nejednake udaljenosti, kaže se da se giba nejednoliko.

Nepravilno gibanje je gibanje koje nema očiti obrazac svog kretanja. Primjer: leteća pčela.

Postoje dvije vrste osnovnog gibanja: translacija i rotacija.

Prijevod znači kretanje duž puta.

Rotacija znači kretanje oko fiksne osi. Os je središte oko kojeg se nešto okreće.

Translacijsko gibanje definirano je neto silom (zbrojom različitih sila) koja djeluje na objekt.

Rotacija je definirana zakretnim momentom. Moment je sila koja uzrokuje rotaciju objekta.

Vrste kretanja

1. Linearno gibanje je najosnovnije od svih gibanja. To je vrsta gibanja u kojoj se svi dijelovi objekta kreću u istom smjeru, a svaki se dio pomiče na jednaku udaljenost. Ovo je također poznato kao gibanje translatora, jer se pomicanje objekta događa u ravnoj liniji. Linearno kretanje se mjeri brzinom i smjerom. Udaljenost koju objekt prijeđe u jedinici vremena naziva se brzina. Primjer: automobil u pokretu ili predmet koji pada zbog gravitacijske sile zemlje.

• Gibanje po ravnoj liniji naziva se pravocrtno gibanje
• Gibanje po zakrivljenoj putanji naziva se krivolinijsko gibanje

2. Rotacijsko gibanje je kretanje objekta, kružnom putanjom duž fiksne točke kao određenog središta, a kretanje je po obodu puta, na pravilnoj udaljenosti od središta. Ova vrsta kretanja je početna točka mnogih mehanizama. Primjer: kolo koje se vrti.

3. Povratno gibanje je gibanje naprijed-nazad. Primjer: kretanje prema gore i dolje yo-yo.

4. Oscilirajuće gibanje je povratno gibanje s elementima rotacijskog gibanja poput njihanja. Oscilacija može biti periodično gibanje koje se ponavlja u redovitom ciklusu ili jednakim vremenskim intervalima, poput stolice za ljuljanje ili titranja njihala u satu. Njihalo koje se njiše iz fiksne točke pričvršćenja i prati luk je klasičan primjer oscilirajućeg gibanja. Prskalica ili oscilirajući ventilator rade istu stvar, osim što oni osciliraju u horizontalnoj, a ne okomitoj ravnini i pokreću ih motori, a ne gravitacija. Oscilirajuće kretanje je oko ravnotežne točke ili srednje vrijednosti.

Postoje tri varijable oscilacija:

• Amplituda je najveći pomak od ravnotežne točke. Ako se njihalo zanjiha jedan centimetar od ravnotežne točke prije nego što počne povratno putovanje, amplituda titranja je jedan centimetar.
• Razdoblje je vrijeme potrebno za potpuni obilazak objekta, vraćajući se u početni položaj. Ako njihalo krene s desne strane i uzme sekundu da putuje skroz ulijevo i drugu sekundu da se vrati udesno, njegov period je dvije sekunde. Razdoblje se obično mjeri u sekundama.
• Učestalost je broj ciklusa po jedinici vremena. Učestalost je jednaka jedinici podijeljenoj s točkom. Frekvencija se mjeri u hercima ili ciklusima u sekundi.

Vrlo često se objekti kreću kompliciranim gibanjem. Komplicirano kretanje može se podijeliti na jednostavnije vrste kretanja. Primjer kompliciranog pokreta je leteći frizbi. Kretanje frizbija sastoji se od linearnog i rotacijskog kretanja.

Sile trenja i gravitacije utječu na kretanje objekata – usporavaju gibanje.

Sila trenja koja usporava tijelo u pokretu i na kraju zaustavlja pokretni objekt naziva se kinetičko trenje. Na primjer, kada gurnete kutiju po podu, dio energije vašeg guranja pomiče kutiju, a dio energije se gubi na kinetičko trenje. Što je površina manje teksturirana, to će se objekt dalje pomicati. To se događa zato što glatke površine imaju manju silu trenja. Na trenje utječe tekstura i površine i predmeta koji se kreće.

Udaljenost i pomak

Udaljenost između terminala A i terminala B je 150 km. Autobus vozi od terminala A do terminala B. Udaljenost koju autobus prijeđe je 150 km. Putujući istom rutom, autobus se vraća od terminala B do terminala A. Dakle, ukupna udaljenost koju autobus prijeđe tijekom putovanja od A do B, a zatim od B do A iznosi 150 km + 150 km = 300 km.

Autobus se kreće od A do B i opet od B do A

• Udaljenost koju pređe pokretni objekt je stvarna duljina puta kojeg slijedi objekt.
• Udaljenost je skalarna veličina. SI jedinica za udaljenost je metar.
• Položaj autobusa se promijenio kada je prešao s terminala A na terminus B. Od A do B ima pomaka od 150 km. Pomak do povratnog puta je također 150 km.
• Pomak je najkraća udaljenost koju pređe pokretni objekt od referentne točke (početnog položaja tijela) u određenom smjeru.
• Ali pomak kada se autobus kreće od A do B, a zatim od B do A je nula. SI jedinica pomaka je metar.
• Pomak je vektor, tj. pomak je zadan brojem s odgovarajućim jedinicama i smjerom.

Što je inercija?

Inercija znači otpor svakoj promjeni kretanja. Svi objekti imaju inerciju. Što je veća masa objekta, to ima veću inerciju. Prvi Newtonov zakon gibanja kaže da će se pokretni objekti nastaviti kretati u istom smjeru i istom brzinom. Također navodi da objekti miruju osim ako vanjska sila ne djeluje na njih. Kada vozač automobila pritisne kočnicu, automobil usporava. Ljudi u automobilu će, međutim, nastaviti istom brzinom kojom je išao automobil zbog svoje inercije. Sigurnosni pojas djeluje kao sila koja drži ljude na mjestu. Sigurnosni pojasevi pomažu spriječiti ljude da se ozlijede kada se automobil naglo zaustavi.

Jednostavno harmonijsko kretanje

Jednostavno harmonijsko gibanje (SHM) je vrsta oscilatornog gibanja. Jednostavno harmonijsko gibanje ima tri stvari, u osnovi ima: Gibanje se uvijek vraća u ravnotežu, slijedi isti put i oscilira oko ravnoteže. SHM nastaje kada je sila ili zakretni moment koji nastoji uspostaviti ravnotežu izravno proporcionalan pomaku iz ravnoteže izravno proporcionalni pomaku iz ravnoteže.

Brzina je prijeđena udaljenost u određenom vremenu. Brzina = udaljenost/vrijeme. SI jedinica za brzinu je m/s. Brzina je skalarna veličina.

Objekt se kreće jednakom brzinom ako prelazi jednake udaljenosti u jednakim vremenskim intervalima.

Ako se prijeđena udaljenost mijenja s vremenom, kaže se da se objekt kreće promjenjivom brzinom.

Prosječna brzina i trenutna brzina

Kada putujemo u vozilu, brzina vozila se s vremena na vrijeme mijenja, ovisno o uvjetima na cesti. U takvoj situaciji, brzina se izračunava uzimajući omjer ukupne udaljenosti koju je vozilo priješlo i ukupnog vremena potrebnog za putovanje. To se zove prosječna brzina.

Trenutačna brzina bila bi brzina u bilo kojem trenutku unutar tog vremenskog raspona, mjerena brzinomjerom u stvarnom vremenu.

Brzina

Brzina se definira kao udaljenost koju pređe pokretni objekt u određenom smjeru u jedinici vremena ili brzine u određenom smjeru.

Brzina = (prijeđena udaljenost u određenom smjeru)/preuzeto vrijeme

Brzina se također može definirati kao brzina promjene pomaka.

Brzina je vektorska veličina.

Za tijelo se kaže da se giba jednoličnom brzinom ako prelazi jednake udaljenosti u jednakim vremenskim intervalima u određenom smjeru.

Za tijelo se kaže da se kreće promjenjivom brzinom ako otkrije nejednake udaljenosti u jednakim vremenskim intervalima i obrnuto u određenom smjeru ili ako promijeni smjer gibanja.

Ubrzanje

Ubrzanje se definira kao brzina promjene brzine tijela koje se kreće s vremenom. Ova promjena može biti promjena brzine objekta ili njegova smjera kretanja ili oboje.

Ubrzanje = Brzina promjene brzine s vremenom

SI jedinica za ubrzanje je m/s ²

Ubrzanje je vektorska veličina.

Postoje različite vrste ubrzanja:

• Pozitivno ubrzanje – Ako se brzina nekog objekta povećava, onda se kaže da se objekt kreće pozitivnom akceleracijom. Primjerice, lopta koja se kotrlja niz nagnutu ravninu.
• Negativna akceleracija – Ako se brzina nekog objekta smanji, onda se kaže da se objekt kreće negativnom akceleracijom. Negativno ubrzanje je također poznato kao retardacija ili usporavanje. Primjer: lopta koja se kreće uz nagnutu ravninu.