Wyobraź sobie wózek. Nie stoi w miejscu. Rusza z jakąś prędkością. I przyspiesza. Cały czas.
To jest właśnie ruch ze stałym, niezerowym przyspieszeniem. Spróbujmy to zrozumieć wizualnie.
Co to znaczy "stałe" przyspieszenie?
Pomyśl o wciskaniu pedału gazu w samochodzie. Robisz to delikatnie, ale stale. Nie wciskasz mocniej, nie puszczasz. Utrzymujesz nacisk w jednej pozycji.
To oznacza, że prędkość samochodu rośnie równomiernie. Nie szarpie. Nie zwalnia.
Stałe przyspieszenie to taka sytuacja, w której prędkość zmienia się w równych odstępach czasu o tę samą wartość. Na przykład, co sekundę prędkość rośnie o 2 metry na sekundę (m/s).
Wyobraź sobie wykres. Na osi poziomej jest czas. Na osi pionowej - prędkość. Jeśli przyspieszenie jest stałe, wykres prędkości wygląda jak prosta linia, która idzie w górę. Im bardziej stroma linia, tym większe przyspieszenie.
"Niezerowe" przyspieszenie - czyli coś się dzieje!
Gdyby przyspieszenie było zerowe, wózek poruszałby się ze stałą prędkością. Nie przyspieszałby. Nie zwalniałby.
Niezerowe przyspieszenie oznacza, że prędkość się zmienia. W naszym przypadku, ponieważ przyspieszenie jest stałe i niezerowe, prędkość wózka ciągle rośnie.
Wózek zaczyna powoli. Ale z każdą chwilą jedzie coraz szybciej i szybciej.
Przykłady z życia wzięte
Spadające jabłko. Pomijając opór powietrza, jabłko spada na Ziemię z prawie stałym przyspieszeniem (wynikającym z grawitacji).
Początkowo jabłko jest w spoczynku. Potem nabiera prędkości. I z każdą sekundą spada coraz szybciej.
Samochód startujący z miejsca. Dopóki kierowca wciska pedał gazu ze stałą siłą, samochód przyspiesza w przybliżeniu ze stałym przyspieszeniem.
Im dłużej wciska gaz, tym szybciej jedzie samochód.
Jak to wygląda na torze?
Wyobraź sobie tor wyścigowy. Wózek startuje z linii startu. Ma małą prędkość początkową.
Z każdą sekundą, wózek pokonuje coraz większy dystans. Początkowo odległości pomiędzy kolejnymi punktami na torze są małe. Potem robią się coraz większe i większe.
To dlatego, że prędkość wózka ciągle rośnie.
Równania ruchu ze stałym przyspieszeniem
Możemy opisać ruch wózka za pomocą kilku prostych równań. Te równania pozwalają nam obliczyć, gdzie wózek będzie i jak szybko będzie się poruszał po upływie określonego czasu.
Najważniejsze równanie to: s = v0t + (1/2)at2
Gdzie:
s - przebyta droga
v0 - prędkość początkowa
t - czas
a - przyspieszenie
To równanie pokazuje, że droga (s) zależy od prędkości początkowej (v0), czasu (t) i przyspieszenia (a). Kwadrat czasu (t2) oznacza, że wpływ przyspieszenia na przebytą drogę rośnie bardzo szybko wraz z upływem czasu.
Inne ważne równanie to: v = v0 + at
Gdzie:
v - prędkość końcowa
v0 - prędkość początkowa
a - przyspieszenie
t - czas
To równanie mówi nam, że prędkość końcowa (v) jest równa prędkości początkowej (v0) plus przyspieszenie (a) pomnożone przez czas (t).
Kilka wskazówek wizualnych
Wykres prędkości od czasu: Jeśli przyspieszenie jest stałe, wykres prędkości od czasu jest linią prostą. Nachylenie tej linii to właśnie przyspieszenie.
Wykres drogi od czasu: Wykres drogi od czasu to krzywa (parabola). Krzywizna tej paraboli zależy od przyspieszenia.
Strzałki prędkości: Możesz sobie wyobrazić, że do wózka przymocowane są strzałki, które pokazują jego prędkość. Im szybciej jedzie wózek, tym dłuższa jest strzałka. W ruchu ze stałym przyspieszeniem, strzałki stają się coraz dłuższe i dłuższe w równych odstępach czasu.
Podsumowanie
Ruch ze stałym, niezerowym przyspieszeniem to ruch, w którym prędkość zmienia się w sposób równomierny. Wózek (lub inny obiekt) nabiera prędkości w stałym tempie.
Zapamiętaj przykłady: spadające jabłko, samochód startujący z miejsca.
Równania ruchu pozwalają nam opisać i przewidzieć ten ruch. A wizualizacje pomagają nam go zrozumieć!
