Fizika: Az egyenes vonalú egyenletes és egyenletesen változó mozgás leírása

A mozgás pályája az a pontsor, amelyen a test végighalad az adott mozgás során.

A mozgó test által befutott pályaszakasz hossza a megtett út.

Elmozdulás: a pálya kezdő és végpontját összekötő irányított egyenes

szakasz, vektormennyiség. 

Egyenes vonalú mozgások során azokat a mozgásokat vizsgáljuk, ahol a mozgás pályája egyenes. Ide tartozik:

• egyenes vonalú egyenletes mozgás,
• egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás,
• egyenes vonalú változó mozgás.

Az első kettőt kiemelve:

Egyenes vonalú egyenletes mozgás

Egy Mikola-cső megdöntésekor megfigyelhetjük, hogy a buborék egyenlő idő alatt egyenlő utat tesz meg. Kétszer, háromszor hosszabb idő alatt a buborék által megtett út is kétszer, háromszor nagyobb. 

Ebből arra következtetünk, hogy a buborék által megtett út és az út megtételéhez szükséges idő között egyenes arányosság van. 

s~t

Ha két mennyiség egymással egyenesen arányos, akkor a kettő hányadosa egy állandót határoz meg. Ennél a mozgásnál az út és az idő hányadosa által meghatározott fizikai mennyiséget sebességnek nevezzük. Jele: v

s/t=v

Egyenes vonalú egyenletes mozgásnál az út egyenesen arányos az eltelt idővel, az arányossági tényező a mozgás állandó mennyisége a sebesség.  A sebesség vektormennyiség, amelynek nagysága és iránya van. A sebesség mértékegysége SI-ben: m/s

Egy test akkor végez egyenes vonalú egyenletes mozgást, ha a testre ható erők eredője nulla. 

Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás

Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás Galilei-lejtő segítségével szemléltethető.

Négy párhuzamos pályán egyszerre indítunk el egy-egy golyót. A golyók útját csengők zárják el. Az első pályán a golyó a csengőig 10 cm hosszú utat tud megtenni, a másodikon 40 cm-t, a harmadikon 90 cm-t, a negyediken 160 cm-t.

Ha a golyókat egyszerre elindítjuk, úgy halljuk, hogy egyenlő időközönként koppannak a csengőkhöz.

Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás állandó mennyisége a gyorsulás.

A gyorsulás számértéke megmutatja, hogy egy másodperc alatt mennyivel változik meg a test sebessége. A gyorsulás jele: a

a=dv/dt=(vtv0)/dt

A gyorsulás mértékegysége: m/s^2, vektormennyiség, amelynek nagysága és iránya van. 

Az átlagsebesség az a képzeletbeli sebesség, amellyel, ha a test mozogna ugyanannyi idő alatt ugyanannyi utat tenne meg, mint váltakozó sebességgel.

v(átl) = s(össz)/t(össz)

Pillanatnyi sebességnek nevezhetjük a nagyon rövid időhöz tartozó átlagsebességet.

Egyenletesen változó mozgás esetén a pillanatnyi sebességet megkapjuk, ha a test kezdősebességéhez hozzáadjuk a t idő alatt bekövetkező sebességváltozást. 

v= v0+a*t

GALILEO GALILEI EJTÉSI KÍSÉRLETEI

Pisáról mindenkinek a ferde torony jut eszébe. Galileo Galilei ennek tetejéről végezte el híres ejtési kísérletét. Arisztotelész szerint az a tárgy ér hamarabb földet, amely súlyosabb. Galilei két különböző súlyú ágyúgolyóval mutatta ki, hogy ez nem igaz. 

Több kísérlet elvégzése után állapította meg: a testek esése az anyagi minőségtől független. (Ennek igazolására a nevezetes – madártollas és kalapácsos – kísérletet Dave Scott, az Apollo-15 parancsnoka hajtotta végre 1971 augusztusában.)

Galilei továbbra is az elejtett testek mozgását tanulmányozta. Arra a kérdésre kereste a választ, hogy egy zuhanó test sebessége állandó, vagy változó-e. Mivel egy ejtési kísérlet rövid ideig tartott, ezért lejtőt épített, melynek tetejéről egy golyót engedett útjára. Így ismerte fel, hogy a golyó sebessége folyamatosan nőtt. Ő írta le elsőként a gyorsulás (sebességváltozás) fogalmát.