Problemas com movimento geralmente são os primeiros que os estudantes de física irão encontrar. Conceitos como tempo, velocidade e aceleração estão inter-relacionados por fórmulas que os alunos podem reorganizar com a ajuda de álgebra para aplicar a diferentes circunstâncias. Os alunos podem calcular a altura de um salto, por exemplo, de mais de um ponto inicial. Se você conhece a aceleração e a velocidade inicial ou o tempo total no ar, você pode calcular a altura do salto.
Escreva uma expressão para o tempo em termos de mudança na velocidade, usando a fórmula vf = g * t + vi, onde vf é a velocidade final, g é a aceleração devido à gravidade, t é tempo e vi é a velocidade inicial. Resolva a equação para t: t = (vf - vi) /g. Portanto, a quantidade de tempo é igual à mudança na velocidade dividida pela aceleração devido à gravidade.
Calcule a quantidade de tempo para alcançar o ponto mais alto do salto. No ponto mais alto, a velocidade é zero, portanto, com a velocidade inicial e a fórmula t = (vf - vi) /g, você pode encontrar tempo. Use -9,8 metros /segundo² para a aceleração devido à gravidade. Por exemplo, se a velocidade inicial for de 1,37 metros /segundo, o tempo é:
t = (0 - 1,37) /(- 9,8) t = 0,14 segundos
Se você sabe o tempo total no ar, você pode calcular a velocidade inicial com a fórmula vi = -g * T /2, onde T é o tempo total. O tempo total também é o dobro do tempo para atingir o ponto mais alto, portanto, t = T /2. Por exemplo, se o tempo total for 0,28 segundos:
vi = - (- 9,8 * 0,28) /2 vi = 1,37 metros por segundo t = 0,28 /2 t = 0,14 segundos
Calcular a altura do salto usando a fórmula sf = si + vi_t + (g_t²) /2, onde sf é a posição final e si é a posição inicial. Como a altura do salto é a diferença entre a posição final e inicial, h = (sf - si), simplifique a fórmula para h = vi_t + (g_t²) /2 e calcule:
h = (1.37_0. 14) + (-9.8_0.14²) /2 h = 0.19 - 0.10 h = 0.09 metros
Dica
Derive a fórmula vi = -g_T /2 da fórmula sf = si + vi_T + (g_T²) /2. As posições inicial e final são as mesmas antes e depois do salto, então ajuste-as para zero e fator: T (vi + g_T /2) = 0. Configurar os fatores como zero dá dois resultados: T = 0 e vi + g * T /2 = 0. O primeiro indica que não é necessário tempo para que sua posição inicial seja igual à sua final, e o segundo resultado representa a quantidade de tempo para um corpo subir e descer até onde estava. Resolva a segunda expressão para velocidade inicial.
