Calcular deslocamento

Vídeo: Física - Cinemática: distância e deslocamento

Contente

Dar um passo
Parte 1 de 5: Calculando o deslocamento resultante
Parte 2 de 5: se o vetor de velocidade e a duração do tempo forem conhecidos
Parte 3 de 5: Quando a velocidade, aceleração e tempo são dados
Parte 4 de 5: Calculando o deslocamento angular
Parte 5 de 5: Compreendendo o deslocamento
Pontas
Necessidades

O termo deslocamento em física se refere à mudança no lugar de um objeto. Ao calcular o deslocamento, você mede quanto um objeto se moveu com base nos dados da posição inicial e da posição final. A fórmula que você usa para determinar o deslocamento depende das variáveis fornecidas em um exercício. Siga as etapas a seguir para aprender como calcular o deslocamento de um objeto.

Dar um passo

Parte 1 de 5: Calculando o deslocamento resultante

Use a fórmula para o deslocamento resultante usando a unidade de comprimento usada para especificar a posição inicial e final. Embora a distância seja diferente do deslocamento, uma declaração de deslocamento resultante indicará quantos "metros" um objeto viajou. Use essas unidades de medida para calcular o deslocamento, a distância de um objeto de sua localização original.
- A equação para o deslocamento resultante é: s = √x² + y². "S" significa deslocamento. X é a primeira direção em que o objeto está se movendo ey é a segunda direção em que o objeto está se movendo. Se o seu objeto se move apenas em 1 direção, então y = 0.
- Um objeto só pode se mover no máximo em 2 direções, porque mover-se ao longo da linha norte-sul ou leste-oeste é considerado um movimento neutro.
Conecte os pontos de acordo com a ordem de movimento e rotule esses pontos de A-Z. Use uma régua para desenhar linhas retas de um ponto a outro.
- Também não se esqueça de conectar o ponto inicial com o ponto final, usando uma linha reta. Este é o deslocamento que vamos calcular.
- Por exemplo, se um objeto viaja primeiro 300 metros para o leste e depois 400 metros para o norte, um triângulo retângulo é formado. AB é o primeiro lado e BC o segundo lado do triângulo. AC é a hipotenusa do triângulo e seu valor é o deslocamento do objeto. Neste exemplo, as duas direções são "leste" e "norte".
Insira os valores para x² e y². Agora que você sabe a direção em que seu objeto está se movendo, pode inserir os valores para as variáveis relevantes.
- Por exemplo, x = 300 ey = 400. Sua equação agora se parece com esta: s = √300² + 400².
Elabore a equação. Primeiro calcule 300² e depois 400², some-os e subtraia a raiz quadrada da soma.
- Por exemplo: s = √90000 + 160000. s = √250000. s = 500. Agora você sabe que o deslocamento é igual a 500 metros.

Parte 2 de 5: se o vetor de velocidade e a duração do tempo forem conhecidos

Use esta fórmula se o problema fornecer o vetor de velocidade e a duração. Pode acontecer que uma tarefa de física não mencione a distância percorrida, mas indica há quanto tempo um objeto está em trânsito e a que velocidade. Você pode então calcular o deslocamento usando a duração e a velocidade.
- Nesse caso, a equação ficará assim: s = 1/2 (u + v) t. u = a velocidade inicial do objeto, a velocidade na qual o objeto começou a se mover em uma determinada direção. v = a velocidade final do objeto, ou quão rápido ele foi no final. t = a quantidade de tempo que o objeto levou para chegar ao seu destino.
- Por exemplo: Um carro funciona por 45 segundos. O carro virou para oeste a uma velocidade de 20 m / s (velocidade inicial) e no final da rua a velocidade é de 23 m / s (velocidade final). Calculou o deslocamento com base nesses dados.
Insira os valores para a velocidade e o tempo. Agora que você sabe há quanto tempo o carro está rodando e quais foram as velocidades inicial e final, você pode encontrar a distância do ponto inicial ao ponto final.
- A equação ficará assim: s = 1/2 (20 + 23) 45.
Avalie a equação depois de inserir os valores. Lembre-se de calcular os termos na ordem correta, caso contrário, o deslocamento dará errado.
- Para esta comparação, não importa muito se você acidentalmente mudar as velocidades inicial e final. Como você soma esses valores primeiro, isso não importa. Mas com outras equações, trocar as velocidades inicial e final pode afetar a resposta final ou o valor do deslocamento.
- Sua equação agora se parece com esta: s = 1/2 (43) 45. Primeiro, divida 43 por 2 para obter 21,5 como a resposta. Multiplique 21,5 por 45, o que dá a resposta 967,5 metros. 967,5 é o deslocamento do carro visto do ponto de partida.

Parte 3 de 5: Quando a velocidade, aceleração e tempo são dados

Outra comparação é necessária se a aceleração for dada, junto com a velocidade e o tempo. Com essa atribuição, você sabe qual foi a velocidade inicial do objeto, qual é a aceleração e há quanto tempo o objeto está na estrada. Você precisa da seguinte equação.
- A equação para esse tipo de problema é assim: s = ut + 1 / 2at². O "u" ainda representa a velocidade inicial; O "a" é a aceleração do objeto, ou a rapidez com que a velocidade do objeto muda. A variável "t" pode significar a duração total do tempo ou pode indicar um período específico no qual o objeto acelerou. De qualquer forma, isso é indicado em unidades de tempo, como segundos, horas, etc.
- Suponha que um carro com velocidade inicial de 25 m / s obtenha uma aceleração de 3 m / s2 por um período de 4 segundos. Qual é o deslocamento do carro após 4 segundos?
Insira os valores no local correto da equação. Ao contrário da equação anterior, apenas a velocidade inicial é mostrada aqui, portanto, certifique-se de inserir os valores corretos.
- Com base no exemplo acima, sua equação deve ficar assim: s = 25 (4) + 1/2 (3) 4². Certamente pode ajudar se você colocar parênteses em torno dos valores de aceleração e tempo para manter os números separados.
Calcule o deslocamento resolvendo a equação. Uma maneira rápida de ajudá-lo a lembrar a ordem das operações em uma equação é o mnemônico "Mr. van Dale Waiting For Answer". Indica todas as operações aritméticas em sequência (exponenciação, multiplicação, divisão, raiz quadrada, adição e subtração).
- Vamos dar uma olhada mais de perto na equação: s = 25 (4) + 1/2 (3) 4². A ordem é: 4² = 16; então 16 x 3 = 48; então 25 x 4 = 100; e se a última 48/2 = 24. A equação agora se parece com isto: s = 100 + 24. Após a adição, isso dá s = 124, o deslocamento é de 124 metros.

Parte 4 de 5: Calculando o deslocamento angular

Determinar o deslocamento angular quando um objeto se move ao longo de uma curva. Embora você ainda calcule o deslocamento usando uma linha reta, precisará da diferença entre as posições inicial e final ao longo de um caminho curvo.
- Pegue uma garota andando de carrossel como exemplo. Conforme ela gira ao redor da roda, ela se move em um círculo. O deslocamento angular tenta encontrar a distância mais curta entre a posição inicial e final quando um objeto não está se movendo em linha reta.
- A fórmula de deslocamento angular é: θ = S / r, onde "s" é o deslocamento linear, "r" é o raio e "θ" é o deslocamento angular. O deslocamento linear é a distância que um objeto percorre ao longo de um círculo. O raio ou raio é a distância de um objeto do centro do círculo. O deslocamento angular é o valor que queremos saber.
Insira os valores do deslocamento linear e raio na equação. Lembre-se de que o raio é a distância do centro de um círculo até a borda; pode ser que o diâmetro seja dado em um exercício, caso em que você terá que dividi-lo por 2 para encontrar o raio do círculo.
- Um exemplo de exercício: uma garota está em um carrossel. Sua cadeira está a uma distância de 1 metro do centro do círculo (o raio). Se a menina se move ao longo de um arco circular de 1,5 metros (deslocamento linear), qual é o seu deslocamento angular?
- A equação é semelhante a esta: θ = 1,5 / 1.
Divida o deslocamento linear pelo raio. Isso dará a você o deslocamento angular do objeto.
- Após a divisão 1.5 / 1 você fica com 1.5. O deslocamento angular da menina é 1,5 radianos.
- Como o deslocamento angular indica quanto um objeto girou desde sua posição inicial, é necessário representar isso em radianos, não como uma distância. Radianos são unidades usadas para medir ângulos.

Parte 5 de 5: Compreendendo o deslocamento

É importante entender que às vezes "distância" significa algo diferente de "deslocamento.“A distância diz algo sobre o quão longe um objeto se moveu no total.
- Distância é algo que também chamamos de "quantidade escalar". É uma forma de indicar a distância percorrida, mas não diz nada sobre a direção em que se moveu.
- Por exemplo, se você andar 2 metros a leste, 2 metros ao sul, 2 metros a oeste e 2 metros ao norte novamente, estará de volta ao ponto de partida. Embora você tenha percorrido uma distância total de 10 metros, seu deslocamento é de 0 metros porque seu ponto final é igual ao ponto inicial.
O deslocamento é a diferença entre dois pontos. O deslocamento não é a soma dos movimentos como no caso da distância; trata-se apenas da parte entre o ponto inicial e o ponto final.
- O deslocamento também é conhecido como "quantidade vetorial" e se refere à mudança na posição de um objeto em comparação com a direção em que o objeto está se movendo.
- Imagine que você está caminhando 5 metros para o leste. Se você andar 5 metros para oeste novamente, você se moverá na direção oposta, de volta ao seu ponto de partida. Mesmo que você tenha caminhado um total de 10 metros, sua posição não mudou e seu deslocamento é de 0 metros.
Lembre-se das palavras "para frente e para trás" ao tentar imaginar um movimento. A direção oposta desfará o movimento na direção original.
- Imagine um treinador de futebol saltando para frente e para trás nas laterais. Enquanto dava instruções aos jogadores, ele caminhou ao longo da linha várias vezes, para a frente e para trás. Se você ficasse de olho no ônibus, veria a distância que ele está viajando. Mas e se o treinador parar para dizer algo a um zagueiro? Se ele está em um lugar diferente do seu ponto de partida, você olha o movimento do treinador (em um determinado momento).
O deslocamento é medido usando uma linha reta, não um caminho circular. Para descobrir o deslocamento, procure o caminho mais curto entre dois pontos diferentes.
- Um caminho curvo acabará por levá-lo do ponto inicial ao ponto final, mas este não é o caminho mais curto. Para ajudá-lo a visualizar isso, imagine andar em linha reta e ser contido por um pilar ou outro obstáculo. Você não pode atravessar o pilar, então contorne-o. Mesmo que você termine no mesmo lugar como se tivesse passado direto pelo pilar, ainda assim você teve que percorrer um caminho mais longo para chegar lá.
- Embora o deslocamento seja preferencialmente em linha reta, é possível medir o deslocamento de um objeto que "se" move ao longo de um caminho curvo. Isso é chamado de "deslocamento angular" e pode ser calculado encontrando a distância mais curta que existe entre o ponto inicial e o ponto final.
Entenda que o deslocamento também pode ter um valor negativo, em oposição à distância. Se o ponto final for alcançado movendo-se em uma direção oposta à direção que você decolou (em relação ao ponto inicial), então seu deslocamento é negativo.
- Por exemplo, suponha que você caminhe 5 metros para o leste e, em seguida, 3 metros para o oeste. Embora você esteja tecnicamente a 2 metros de seu ponto de partida, o deslocamento é -2 porque você está se movendo na direção oposta nesse ponto. A distância será sempre positiva, porque você não pode "desfazer" uma distância percorrida.
- O deslocamento negativo não significa diminuições de deslocamento. É simplesmente uma forma de indicar que o movimento está ocorrendo na direção oposta.
Perceba que os valores de distância e deslocamento às vezes podem ser os mesmos. Se você caminhar 25 metros em linha reta e depois parar, a distância percorrida será igual ao deslocamento, simplesmente porque você não mudou de direção.
- Isso só é possível se você se mover em linha reta a partir do ponto inicial e sem mudar de direção depois. Por exemplo, suponha que você more em São Francisco, Califórnia e consiga um emprego em Las Vegas, Nevada. Você terá então que se mudar para Las Vegas para morar mais perto de seu trabalho. Se você pegar o avião, um vôo direto de São Francisco para Las Vegas, você percorreu 670 km e seu deslocamento é de 670 km.
- No entanto, se você viajar de carro de São Francisco a Las Vegas, sua viagem ainda pode ser de 670 km, mas você percorreu 906 km nesse meio tempo. Visto que dirigir geralmente envolve uma mudança de direção (virar, seguir outra rota), você percorreu uma distância muito maior do que a distância mais curta entre as duas cidades.