|
Rýchlosť a zrýchlenie
Hermann Härtel
Marián Kireš, Zuzana Ješková, Ján Degro
1. Rýchlosť
1.1 Rýchlosť a smer
V dennom živote sa zvykne používať definícia rýchlosti v zmysle: dráha delená
časom. Táto definícia nie je vhodná, ak chceme riešiť fyzikálne problémy. Je
to preto, lebo táto definícia neberie do úvahy, že rýchlosť má aj smer.
Neexistuje rýchlosť bez smeru. Keď ideme zlým smerom, môže to byť
nebezpečnejšie ako keď by sme mali veľmi veľkú rýchlosť.
Ak tvrdíme vo fyzike, že sa mení rýchlosť telesa, môže to znamenať, že sa
pohybuje rýchlejšie alebo pomalšie. Avšak môže to tiež znamenať, že sa mení
iba smer rýchlosti, alebo súčasne so zmenou veľkosti sa mení aj smer
rýchlosti.
Preto pre úplnú definíciu rýchlosti zavedieme orientované posunutie (určené
vzdialenosťou a smerom), pozdĺž ktorého sa teleso pohybuje počas časového
intervalu Dt. Orientované posunutie
označujeme ako Dr. Rýchlosť -
označovaná ako v - sa potom definuje ako:
Smer rýchlosti v je rovnaký ako smer posunutia r.
V špeciálnom prípade, ak zmena smeru rýchlosti je zanedbateľná, môžeme hovoriť
iba o veľkosti rýchlosti. V tomto prípade sa používa symbol |v|.
To isté platí pre orientované posunutie Dr.
Ak zmena smeru posunutia je zanedbateľná, vtedy je dôležitá iba jeho veľkosť
(vzdialenosť medzi dvomi bodmi) a označuje sa ako |Dr|
= Ds. V takom prípade dostaneme:
Ak dráhu meriame v metroch (m) a čas v sekundách (s), jednotka rýchlosti je
m/s (resp. m.s-1).
1.2 Kladné a záporné znamienko rýchlosti ako indikácia smeru
V bežnom živote uvažujeme iba kladné rýchlosti. Avšak vo fyzike rozlišujeme
kladné a záporné rýchlosti, aby sme mohli vyjadriť zmenu smeru rýchlosti.
Pri pohybe rovnobežne s jednou súradnicovou osou, v smere rastu súradnice, sa
označuje rýchlosť ako kladná nakoľko posunutie je kladné.
Pri pohybe rovnobežne s jednou súradnicovou osou, v smere zmenšovania
súradnice, sa označuje rýchlosť ako záporná nakoľko posunutie je
záporne.
Použitie kladnej alebo zápornej rýchlosti je možné len vtedy, ak si najprv
zavedieme súradnicový systém v priestore, kde sa teleso pohybuje. Ak nemáme
tieto súradnicové osi a rýchlosť v je orientovaná ľubovoľne, nemožno hovoriť o
kladnej a zápornej rýchlosti.
Pri sčítavaní a odčítavaní kladných a záporných čísel používame známe pravidlá
ako:
(+x) - (-y) = (+x) + (+y) atď.
Rovnaké pravidlá môžu byť používané, ak používame kladné (+) a záporné (-)
rýchlosti. Môžeme ich sčítať alebo odčítať.
2. Zrýchlenie
2.1 Definícia zrýchlenia
Ak sa mení rýchlosť telesa z v1 na v2,
počas intervalu Dt, vo fyzike hovoríme, že pohyb
je zrýchlený. Nie je pritom dôležité, či rýchlosť rastie alebo klesá,
alebo či sa mení smer pohybu. Keď nastane hociktorá spomenutá zmena, alebo
všetky naraz, počas určitého časového intervalu, teleso sa pohybuje zrýchlene.
Zrýchlenie telesa je tým väčšie čím je rozdiel v2-
v1
väčší v tom istom časovom intervale.
Zrýchlenie bude menšie, ak časový interval Dt
potrebný na dosiahnutie rovnakej zmeny rýchlosti v2-
v1
bude väčší.
Tieto úvahy vedú k nasledujúcej definícii zrýchlenia:
2.2 Smer zrýchlenia
Zrýchlenie je fyzikálna veličina, ktorá má smer a veľkosť, je to teda
vektor.
Jeho smer je rovnaký ako smer zmeny rýchlosti Dv.
Ako bolo spomenuté vyššie, na zmenu rýchlosti stačí, že sa bude meniť smer
pohybu. Toto platí napr. aj pre rovnomerný pohyb telesa po kružnici. Preto je
takýto pohyb po kružnici zrýchlený, hoci sa nemení veľkosť rýchlosti.
 | 