Calculator de cinematică (SUVAT)
Introduceți trei variabile SUVAT pentru a rezolva celelalte două. Suportă deplasare, viteză, accelerație și timp.
Ce sunt ecuațiile cinematicii?
Cinematica este ramura fizicii care descrie mișcarea fără a lua în considerare forțele care o cauzează. Cele patru ecuații cinematice leagă cinci variabile: deplasarea (s), viteza inițială (u), viteza finală (v), accelerația (a) și timpul (t). Dacă se cunosc oricare trei dintre aceste cinci valori, se pot calcula celelalte două.
Aceste ecuații presupun accelerație constantă (uniformă), ceea ce acoperă multe scenarii din lumea reală: obiecte în cădere liberă (accelerație gravitațională constantă), vehicule care accelerează sau frânează la o rată constantă și obiecte care alunecă pe suprafețe cu frecare constantă. Pentru accelerație variabilă sunt necesare metode bazate pe calcul diferențial.
Cele patru ecuații
- v = u + at — Viteza finală din viteza inițială, accelerație și timp.
- s = ut + (1/2)at² — Deplasarea din viteza inițială, timp și accelerație.
- v² = u² + 2as — Viteza finală din viteza inițială, accelerație și deplasare (fără timp).
- s = (u + v)/2 × t — Deplasarea din viteza medie și timp.
Cum se folosește acest instrument
Introduceți oricare trei dintre cele cinci variabile cinematice și calculatorul rezolvă pentru celelalte două. Selectați variabila pentru care doriți să rezolvați, sau lăsați instrumentul să detecteze automat în funcție de câmpurile completate. Rezultatele includ răspunsul numeric și ecuația utilizată.
Căderea liberă ca caz special
Căderea liberă este cinematica cu a = g (aproximativ 9,81 m/s² în jos). Un obiect lăsat să cadă (u = 0) parcurge o distanță s = (1/2)gt². După 1 secundă: 4,9 m. După 2 secunde: 19,6 m. După 3 secunde: 44,1 m. Viteza crește liniar: 9,8 m/s după 1 secundă, 19,6 m/s după 2 secunde și așa mai departe (ignorând rezistența aerului).
Întrebări frecvente
Ecuațiile funcționează pentru obiecte care se mișcă în sus?
Da. Folosiți o viteză inițială pozitivă pentru mișcarea în sus și accelerație negativă (gravitația care trage în jos). Ecuațiile gestionează automat decelerarea obiectului, oprirea în vârf și căderea înapoi. Înălțimea maximă apare când v = 0, iar durata totală a zborului este de două ori durata până la vârf (pentru traiectorii simetrice).
Ce se întâmplă când accelerația nu este constantă?
Aceste ecuații se aplică doar când accelerația este constantă. Pentru accelerație variabilă (precum o rachetă care arde combustibil sau un obiect care întâmpină rezistență crescândă a aerului), trebuie să folosiți calculul diferențial — mai precis, să integrați funcția de accelerație în timp. Metodele numerice pot, de asemenea, să aproximeze mișcarea în pași mici de timp.