
Dráha zrychleného pohybu

Graf závislosti rychlosti na čase u rovnoměrného pohybu vypadá takto:
Plocha pod křivkou rychlosti má obsah v\cdot t (obsah obdélníka) což je přesně rovno dráze rovnoměrného pohybu. To platí obecně – obsah plochy pod křivkou rychlosti v grafu v/t je roven dráze.
U rovnoměrně zrychleného pohybu (konstantní a) nejde o obdélník, plocha je ale stejná jako plocha obdélníka o výšce průměrné rychlosti \bar v (plocha △ a △ je totiž stejná).
Dráhu rovnoměrně zrychleného pohybu počítáme v různých situacích:
Pohyb začíná z klidu
Pro rychlost platí v=a\cdot t (přímá úměra). Dráha (obsah pod křivkou) je rovna:
s=\frac{1}{2}at^2
Příklad: Dráha rozjíždějícího se auta
Auto se z klidu rozjíždí se zrychlením 2 m/s². Jakou dráhu ujede za 3 s?
- Zrychlení a je 2 m/s² a čas t je 3 s.
- Můžeme je přímo dosadit do s=\frac{1}{2}at^2.
- s=\frac{1}{2}at^2=\frac{1}{2}2\cdot 3^2\,\mathrm m=9\,\mathrm m
- Auto urazilo 9 m.
Příklad: Dráha valícího se kamene (grafická úvaha)
Na svahu se uvolnil kámen a začal se kutálet dolů se zrychlením 0,5 m/s². Jakou dráhu urazí za 10 s?
- Zrychlení a je 0,5 m/s² a čas t je 10 s.
- V grafu v-t je první odvěsna △ (vodorovná) rovna t, tedy 10 s.
- Druhá odvěsna je rovna a\cdot t, tedy 5 m/s– to je vlastně konečná rychlost v čase 10 s.
- Obsah △ je polovina součinu odvěsen. Tedy s=\frac{1}{2}\cdot 10\cdot 5\,\mathrm m=25\,\mathrm m
- Kámen tedy urazil 25 m.
Těleso se už pohybuje rychlostí v_0 a zrychluje
S nenulovou v_0 máme rychlost v=v_0+a\cdot t. Pak je dráha rovna součtu:
s=v_0\cdot t + \frac{1}{2}at^2
I to můžeme vyčíst z grafu (celková plocha = součet ▯ v_0\cdot t a △ \frac{1}{2}at^2):
Příklad: Nástup závodníka do finiše
Závodník v cílové rovince z původní rychlosti 5 m/s rovnoměrně zrychloval (o 1 m/s²). Jak daleko byl cíl, pokud doběhl za 4 s?
- Zrychlení a je 1 m/s², čas t je 4 s a rychlost v_0 je 5 m/s.
- Můžeme je přímo dosadit do s=v_0\cdot t+\frac{1}{2}a t^2.
- s=v_0\cdot t+\frac{1}{2}at^2=5\cdot 4 + \frac{1}{2}1\cdot 4^2\,\mathrm m=20+8\,\mathrm m=28\,\mathrm m
- Když začal zrychlovat, byl závodník 28 m od cíle.
Těleso se už pohybuje rychlostí v_0 a zpomaluje
Platí totéž co v předchozím bodě, jen obsah △ odečítáme.
s=v_0\cdot t -\frac{1}{2}at^2
Příklad: Brzdění auta
Řidič plynule zpomaloval z 30 m/s po dobu 2 se zrychlením 5 m/s². Jakou dráhu urazil?
- Čas t je 2 s, rychlost v_0 je 30 m/s a zrychlení a je 5 m/s².
- Můžeme tedy přímo dosadit do s=v_0\cdot t-\frac{1}{2}a t^2.
- s=v_0\cdot t-\frac{1}{2}at^2=30\cdot 2 - \frac{1}{2}5\cdot 2^2\,\mathrm m=60-10\,\mathrm m=50\,\mathrm m
- Řidič během těch dvou sekund zpomalování urazil 50 m.
Zavřít