Bevor Sie ein Problem in der Kinematik beginnen, müssen Sie Ihr Koordinatensystem einrichten. In der eindimensionalen Kinematik ist dies einfach eine x-Achse und die Bewegungsrichtung ist normalerweise die positive-x Richtung.
Obwohl Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung alle sind Vektorgrößenim eindimensionalen Fall können sie alle als skalare Größen mit positiven oder negativen Werten behandelt werden, um ihre Richtung anzuzeigen. Die positiven und negativen Werte dieser Größen werden durch die Wahl der Ausrichtung des Koordinatensystems bestimmt.
Geschwindigkeit in der eindimensionalen Kinematik
Geschwindigkeit repräsentiert die Änderungsrate der Verschiebung über einen bestimmten Zeitraum.
Die Verschiebung in einer Dimension wird im Allgemeinen in Bezug auf einen Ausgangspunkt von dargestellt x1 und x2. Die Zeit, zu der sich das betreffende Objekt an jedem Punkt befindet, wird als bezeichnet t1 und t2 (immer unter der Annahme, dass t2 ist später als t1, da die Zeit nur in eine Richtung verläuft). Die Änderung einer Menge von einem Punkt zum anderen wird im Allgemeinen mit dem griechischen Buchstaben Delta Δ in Form von:
Mit diesen Notationen ist es möglich, die zu bestimmen Durchschnittsgeschwindigkeit (vein V) auf folgende Art:
vein V = (x2 - x1) / (t2 - t1) = Δx / Δt
Wenn Sie eine Grenze als Δ anwendent nähert sich 0, erhalten Sie eine momentane Geschwindigkeit an einem bestimmten Punkt im Pfad. Eine solche Grenze in der Analysis ist die Ableitung von x in Gedenken an t, oder dx/dt.
Beschleunigung in der eindimensionalen Kinematik
Beschleunigung repräsentiert die Änderungsrate der Geschwindigkeit über die Zeit. Unter Verwendung der zuvor eingeführten Terminologie sehen wir, dass die durchschnittliche Beschleunigung (einein V) ist:
einein V = (v2 - v1) / (t2 - t1) = Δx / Δt
Auch hier können wir eine Grenze als Δ anwendent nähert sich 0, um eine zu erhalten sofortige Beschleunigung an einem bestimmten Punkt im Pfad. Die Kalküldarstellung ist die Ableitung von v in Gedenken an t, oder dv/dt. Ebenso seit v ist die Ableitung von xist die momentane Beschleunigung die zweite Ableitung von x in Gedenken an t, oder d2x/dt2.
Konstante Beschleunigung
In einigen Fällen, beispielsweise im Gravitationsfeld der Erde, kann die Beschleunigung konstant sein - mit anderen Worten, die Geschwindigkeit ändert sich während der gesamten Bewegung mit der gleichen Geschwindigkeit.
Stellen Sie mit unserer früheren Arbeit die Zeit auf 0 und die Endzeit auf ein t (Bild, das eine Stoppuhr bei 0 startet und zum Zeitpunkt des Interesses beendet). Die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt 0 ist v0 und zur Zeit t ist v, was die folgenden zwei Gleichungen ergibt:
ein = (v - v0)/(t - 0)
v = v0 + beim
Anwenden der früheren Gleichungen für vein V zum x0 zum Zeitpunkt 0 und x zum Zeitpunkt tund wenn wir einige Manipulationen anwenden (die ich hier nicht beweisen werde), erhalten wir:
x = x0 + v0t + 0.5beim2
v2 = v02 + 2ein(x - x0)
x - x0 = (v0 + v)t / 2
Die obigen Bewegungsgleichungen mit konstanter Beschleunigung können zum Lösen verwendet werden irgendein kinematisches Problem mit der Bewegung eines Teilchens in einer geraden Linie mit konstanter Beschleunigung.