Fizika 8 - 3.5 Jednoliko ubrzano gibanje

Stalna akceleracija ‒ Jednoliko ubrzano gibanje

Pokus

Pustimo lopticu da slobodno pada na pod.

Koja sila uzrokuje padanje loptice?

Mijenja li se brzina loptice tijekom njezina gibanja? Objasnite kako.

Loptica pada jer na nju djeluje sila teža, a tijekom gibanja ona ubrzava.

Navedite još neke primjere gibanja tijela gdje se brzina tijela povećava.

Ubrzavanje automobila, spuštanje niz tobogan, utrke, sanjkanje niz brijeg...

Primjer 1.

Automobil kreće iz stanja mirovanja i povećava svoju brzinu. Nakon svakih pet sekundi ostavlja trag kapljica benzina koje iz njega kaplju. Nacrtajte kako izgleda trag koji automobil ostavlja iza sebe.

Kako se automobil giba?

Automobil ubrzava.

Zadatak 1.

Gibanje automobila dano je u tablici.

$\frac{Δ t}{s}$	$\frac{Δ v}{m / s^{2}}$	$\frac{a}{m / s^{2}}$
$5$	$20$
$10$	$40$
$15$	$60$
$20$	$80$

Odgovorite.

Kako se brzina automobila mijenja s vremenom?
Izračunajte ubrzanje automobila.
Mijenja li se akceleracija tijekom vremena?
Što možete zaključiti o akceleraciji u ovom primjeru?

$a = \frac{Δ v}{Δ t}$

$a = 20 m/s 5 s = 4 {m/s}^{2}$

$a = \frac{60 m/s}{15 s} = 4 {m/s}^{2}$

$a = \frac{80 m/s}{20 s} = 4 {m/s}^{2}$

$\frac{Δ t}{s}$	$\frac{Δ v}{m / s^{2}}$	$\frac{a}{m / s^{2}}$
$5$	$20$	$4$
$10$	$40$	$4$
$15$	$60$	$4$
$20$	$80$	$4$

Brzina u jednakim vremenskim intervalima raste za jednaki iznos.
Ubrzanje automobila je $4 {m/s}^{2} .$
Akceleracija se ne mijenja tijekom vremena.
Akceleracija je jednaka (stalna) u svakom vremenskom intervalu.

Razmislite.

Kako biste nazvali gibanje u kojem je akceleracija stalna, a brzina se u jednakim vremenskim intervalima povećava za jednaki iznos?

Gibanje tijela stalnom pozitivnom akceleracijom naziva se jednoliko ubrzano gibanje.

Grafički prikaz jednoliko ubrzanoga gibanja

Jednoliko ubrzano gibanje možemo prikazati s pomoću $v,$ $t$ dijagrama i $a,$ $t$ dijagrama.

a - t graf — a,t grafički prikaz ovisnosti akceleracije a o vremenu t za vrijednosti prikazane iz tablice

Grafički ćemo prikazati gibanje automobila iz primjera.

$v, t$ dijagram

Zamjećujemo da je dijagram ovisnosti brzine v o vremenu t pravac, iz čega možemo zaključiti da je brzina razmjerna vremenu, tj. pravac odgovara formuli $v = a \cdot t .$

$a, t$ dijagram

Iz $a, t$ dijagrama možemo zaključiti da je dijagram ovisnosti akceleracije $a$ o vremenu $t$ također pravac, ali usporedan s osi $t$ što znači da je tijekom vremena akceleracija stalna.

Slobodni pad

Primjer 2.

Prije nego što izvedete pokus, odgovorite:

S iste visine istodobno ispustimo bilježnicu i knjigu. Što očekujete da će pasti prije, bilježnica ili knjiga?

Istražimo.

S iste visine ispustite istodobno bilježnicu i list papira.

Što je prije palo, bilježnica ili list papira?

U čemu se razlikuju bilježnica i list papira?

Opišite kako padaju?

Bilježnica i list papira različitih su masa. No, na oba tijela djeluje sila teža pa ona padaju jednako brzo (jednoliko ubrzano) iako su različitih masa.

Kažemo da slobodno padaju.

Zašto bilježnica i papir ispušteni s iste visine ne padaju istodobno na tlo?

Bilježnica i papir ne padaju istodobno na tlo zbog otpora zraka. Kada bi padali u prostoru u kojem nema zraka ( vakuumu) pali bi istovremeno na zemlju.

Slobodni pad je jednoliko ubrzano gibanje tijela koje nastaje zbog djelovanja sile teže.

Razmislite.

Ovisi li ubrzanje slobodnog pada o masi tijela?

Ubrzanje (akceleracija) slobodnog pada ne ovisi o masi tijela.

Sva tijela na Zemlji padaju jednakim ubrzanjem (akceleracijom) koje nazivamo ubrzanje slobodnog pada ili ubrzanje sile teže ( $g$ ), a ono iznosi $g = 9,81 {m/s}^{2}$ ( $g \approx 10 {m/s}^{2}$ ).

Primjer 3.

Kada biste dva jednaka papira, pri čemu je jedan zgužvan, pustili da slobodno padaju s iste visine, što mislite koji će papir prije pasti? U čemu se razlikuju ta dva papira?

Pokus

Istražite.

Uzmite kuglicu i pero. Pustite ih da istodobno slobodno padnu.

Koje tijelo prije palo? Kuglica ili pero? Objasnite odgovor.

Prije je pala kuglica. Iako su oba tijela jednake mase, različitih su oblika. Na tijela koja padaju, osim sile teže, djeluje i otpor zraka. Otpor zraka ovisi o obliku tijela, tijela jednakih masa, ali različitih oblika ne padaju istodobno.

Koje sile djeluju na kuglicu i pero?

U prostoru u kojem nema zraka, tj. u vakuumu, oba bi tijela pala istodobno.

Razmislite.

Koje bi tijelo palo prije u prostoru u kojem nema zraka?
Kako se naziva takav prostor?

3.5 Jednoliko ubrzano gibanje

Na početku...

Stalna akceleracija ‒ Jednoliko ubrzano gibanje

Pokus

Zadatak 1.

Grafički prikaz jednoliko ubrzanoga gibanja

Slobodni pad

Pokus

...i na kraju

3.6 Sila i gibanje