Start › Definicje i teoria › Fizyka › Kinematyka — opis ruchu
∑ Matematyka⚛ Fizyka⬡ Chemia📖 Język polski

Definicje: Kinematyka — opis ruchu

Układ odniesienia, tor i droga, prędkość i przyspieszenie, ruch jednostajny i zmienny, wykresy ruchu, spadek swobodny i rzuty, ruch po okręgu.

18 definicji
Ruch jednostajny prostoliniowy SP · szkoła podstawowa
Definicja: Ruch jednostajny prostoliniowy (RJP): prędkość stała co do wartości i kierunku. Równanie ruchu: $s = v \cdot t$. Wykres $s(t)$: prosta przechodząca przez (0,0) o nachyleniu $v$. Wykres $v(t)$: pozioma linia.
Prosto mówiąc: Jedziesz z dokładnie stałą prędkością, po prostej, bez przyspieszania ani hamowania. W praktyce rzadkie — ale dobre przybliżenie dla wielu zadań.
Zastosowanie:
  • Zadania o spotkaniu (dwa obiekty jadące naprzeciw siebie)
  • Pościg (jeden goni drugiego)
  • Elektron w polu elektrycznym (przybliżenie)
Przykład: Pociąg jedzie 90 km/h. Po 40 minutach ($t=\tfrac{2}{3}\,\text{h}$) przejedzie $s=90\cdot\tfrac{2}{3}=60\,\text{km}$.
⚡ Zapamiętaj: Na wykresie $s(t)$: większe nachylenie = większa prędkość. Pozioma linia = obiekt w spoczynku ($v=0$).
Ruch i spoczynek — podstawy SP · szkoła podstawowa
Definicja: Ciało jest w ruchu, gdy jego położenie względem wybranego układu odniesienia zmienia się w czasie. Ciało pozostaje w spoczynku, gdy jego położenie się nie zmienia. Ruch i spoczynek są względne — zależą od wybranego układu odniesienia.
Prosto mówiąc: Pasażer w jadącym pociągu — jest w spoczynku względem pociągu, ale w ruchu względem stacji. Ten sam człowiek, dwa różne opisy — oba poprawne!
Rodzaje ruchu:
  • Jednostajny prostoliniowy: stała prędkość, prosta trasa → $s = vt$
  • Jednostajnie przyspieszony: przyspieszenie stałe → $s = v_0t + \frac{1}{2}at^2$
  • Ruch po okręgu: prędkość stała co do wartości, ale zmienia kierunek
  • Drgania: ruch wahadłowy, tam i z powrotem
Przykład: Rowerzysta jedzie 36 km/h. Droga w 10 s?
  1. $v = 36 \text{ km/h} = 10 \text{ m/s}$
  2. $s = v \cdot t = 10 \cdot 10 = 100$ m
⚡ Zapamiętaj: Prędkość to wektor (ma kierunek!). Szybkość to skalar (sama wartość). Prędkość 60 km/h na północ ≠ 60 km/h na południe.
Ruch jednostajnie przyspieszony i opóźniony SP · szkoła podstawowa
Definicja: Ruch prostoliniowy ze stałym przyspieszeniem $a$ [m/s²].
Wzory kinematyczne (ruch ze start z $v_0$, $t=0$, $s_0=0$): $$v(t) = v_0 + at$$ $$s(t) = v_0 t + \frac{1}{2}at^2$$ $$v^2 = v_0^2 + 2as$$
Prosto mówiąc: Ruch przyspieszony: $a > 0$ (gas). Opóźniony: $a \lt 0$ (hamowanie). Swobodny spadek to ruch przyspieszony z $a = g \approx 9{,}81$ m/s².
Wykresy:
  • $v(t)$: linia prosta; nachylenie = $a$
  • $s(t)$: parabola; dla $v_0=0$: $s=\frac{1}{2}at^2$
Droga w $n$-tej sekundzie: $s_n = v_0 + a\left(n-\frac{1}{2}\right)$
Stosunek dróg $s_1:s_2:s_3:\ldots = 1:3:5:\ldots$ (nieparzyste — dla $v_0=0$)
Przykład: Auto hamuje z 72 km/h = 20 m/s z $a=-4$ m/s². Droga hamowania? $$v^2 = v_0^2 + 2as \Rightarrow 0 = 400 + 2\cdot(-4)\cdot s \Rightarrow s = \frac{400}{8} = 50 \text{ m}$$
⚡ Zapamiętaj: Przy podwojeniu prędkości — droga hamowania rośnie 4-krotnie ($s \propto v_0^2$)! 40 km/h → 50 m drogi hamowania; 80 km/h → 200 m. Dlatego prędkość jest tak ważna dla bezpieczeństwa.
Układ odniesienia, tor, droga (klasa 7 SP) SP · szkoła podstawowa

Względność ruchu

Ruch opisujemy względem układu odniesienia — ciało może być w ruchu lub spoczynku zależnie od obserwatora.

Tor

Tor to linia, po której porusza się ciało (prostoliniowy lub krzywoliniowy).

Droga

Droga to długość toru; jej jednostką jest metr.

Ruch jednostajny prostoliniowy (klasa 7 SP) SP · szkoła podstawowa

Definicja

To ruch po linii prostej ze stałą prędkością.

Droga

W równych odstępach czasu ciało pokonuje równe drogi: $s=v t$.

Wykres

Wykres drogi od czasu jest linią prostą wychodzącą z początku układu.

Prędkość (klasa 7 SP) SP · szkoła podstawowa
Temat lekcji: Prędkość

Definicja

Prędkość to droga przebyta w jednostce czasu: $v=\frac{s}{t}$.

Jednostki

$\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ oraz $\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$; $1\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}=3{,}6\,\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$.

Wektor

Prędkość ma wartość, kierunek i zwrot.

Wykresy w ruchu jednostajnym (klasa 7 SP) SP · szkoła podstawowa

Droga od czasu

Wykres $s(t)$ to prosta; im większe nachylenie, tym większa prędkość.

Prędkość od czasu

Wykres $v(t)$ to pozioma linia (prędkość stała).

Odczyt drogi

Pole pod wykresem $v(t)$ odpowiada przebytej drodze.

Ruch niejednostajny — prędkość średnia (klasa 7 SP) SP · szkoła podstawowa

Ruch zmienny

W ruchu niejednostajnym prędkość się zmienia (np. samochód w mieście).

Prędkość średnia

$v_{sr}=\frac{s_{calk}}{t_{calk}}$ — cała droga podzielona przez cały czas.

Prędkość chwilowa

To prędkość w danej chwili, wskazywana np. przez prędkościomierz.

Ruch jednostajnie przyspieszony — przyspieszenie (klasa 7 SP) SP · szkoła podstawowa

Przyspieszenie

To przyrost prędkości w jednostce czasu: $a=\frac{\Delta v}{t}$, w $\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}$.

Prędkość

Przy starcie z miejsca: $v=a t$.

Droga

$s=\frac{a t^2}{2}$; wykres $v(t)$ jest prostą o dodatnim nachyleniu.

Wektory w fizyce (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Wektory w fizyce

Wektor

Wielkość o wartości, kierunku i zwrocie (przemieszczenie, prędkość, siła).

Działania

Dodawanie metodą równoległoboku; rozkład na składowe $a_x=a\cos\alpha$, $a_y=a\sin\alpha$.

Wartość

Ze składowych: $a=\sqrt{a_x^2+a_y^2}$.

Ruch prostoliniowy jednostajny (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia

Cechy

Stała prędkość, tor prosty, przyspieszenie zerowe.

Równanie

Położenie: $x=x_0+v t$.

Wykresy

$x(t)$ jest prostą, $v(t)$ linią poziomą; droga to pole pod $v(t)$.

Prędkość średnia i chwilowa (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia

Średnia

$v_{sr}=\frac{\Delta x}{\Delta t}$ dla całego odcinka.

Chwilowa

Granica prędkości średniej dla bardzo krótkiego czasu.

Interpretacja

Prędkość chwilowa to nachylenie stycznej do wykresu $x(t)$.

Ruch jednostajnie zmienny (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia

Przyspieszenie

Stałe: $a=\frac{\Delta v}{\Delta t}$.

Prędkość

$v=v_0+a t$.

Droga

$s=v_0 t+\frac{a t^2}{2}$.

Spadek swobodny (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Spadek swobodny

Definicja

Ruch pod wpływem samej grawitacji, bez prędkości początkowej.

Przyspieszenie

$g\approx9{,}81\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}$, jednakowe dla wszystkich ciał.

Wzory

$v=g t$, $h=\frac{g t^2}{2}$.

Rzut pionowy (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Rzut pionowy

W górę

$v=v_0-g t$; w najwyższym punkcie prędkość jest zerowa.

Wysokość

Maksymalna: $h=\frac{v_0^2}{2g}$.

Symetria

Czas wznoszenia równa się czasowi spadania.

Rzut poziomy (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Rzut poziomy

Złożenie ruchów

Jednostajny poziomo i jednostajnie przyspieszony pionowo.

Tor

Parabola.

Czas i zasięg

$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$, zasięg $x=v_0 t$.

Rzut ukośny (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Rzut ukośny

Składowe

$v_{0x}=v_0\cos\alpha$, $v_{0y}=v_0\sin\alpha$.

Zasięg

$z=\frac{v_0^2\sin 2\alpha}{g}$; największy dla $\alpha=45^\circ$.

Tor

Parabola symetryczna względem wierzchołka.

Ruch jednostajny po okręgu (klasa 1 LO) LO · szkoła średnia

Okres i częstotliwość

$T$ to czas obiegu, $f=\frac{1}{T}$.

Prędkość kątowa

$\omega=\frac{2\pi}{T}$, prędkość liniowa $v=\omega r$.

Przyspieszenie dośrodkowe

$a=\frac{v^2}{r}=\omega^2 r$, skierowane do środka.

Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.