Mechanical movement

Keha mehaaniliseks liikumiseks nimetatakse selle asukoha muutumist teiste kehade suhtes. Keha liikumist iseloomustab liikumise kiirus. Kuidas nii?

Kiiruse arvutamisega oled juba kokku puutunud. Kiiruseks nimetatakse füüsikalist suurust, mis näitab, kui pika tee läbib keha mingi ajavahemiku jooksul:

kiirus = \frac{teepikkus}{aeg}

ehk

v = \frac{s}{t}

Vaatleme nüüd inimese liikumist sõitvas rongis. Milline on inimese kiirus, kui ta liigub vaguni ühest otsast teise?

Sellele küsimusele saame anda kaks vastust. Me saame leida inimese kiiruse vaguni suhtes, kui teame vaguni pikkust ja aega, mis kulub selle läbimiseks. Me saame leida ka inimese kiiruse maapinna suhtes. Kui inimene liigub rongis sõidusuunas, on tema kiirus maapinna suhtes suurem rongi liikumise kiirusest, kuna lisaks enda kõndimisele liigub inimene ka koos rongiga edasi.

Inimene rongis, tema kiirus maa ja rongi suhtes

Pildil liigub inimene rongi suhtes kiirusega $v_{i} = 3 m / s$ ning rong liigub maapinna suhtes kiirusega $v_{r} = 20 m / s$ . Inimese kiiruse leidmiseks maapinna suhtes peame need kiirused liitma:

v = v_{r} + v_{i} = 3 m / s + 20 m / s = 23 m / s

Kui inimene liigub kiirusega $3 m / s$ rongi liikumisele vastassuunas, siis tuleb inimese kiiruse leidmiseks maapinna suhtes rongi kiirusest lahutada inimese liikumise kiirus rongi suhtes, kuna inimene ja rong liiguvad vastassuundades. Inimene liigub seega maapinna suhtes kiirusega

v = v_{r} + v_{i} = 3 m / s - 20 m / s = 17 m / s

Keha kiirus on alati suhteline, kuna keha kiirust väljendatakse alati mingi teise keha suhtes. Kui pole mainitud, mis keha suhtes me kiiruse peame leidma, mõeldakse enamasti kiirust maapinna suhtes.

Mehaanilisi liikumisi võib liigitada kaheks: ühtlane sirgjooneline liikumine ja muutuv liikumine. Ühtlase sirgjoonelise liikumise korral keha kiirus ei muutu. Selliste liikumiste erijuht on paigalseis. Muutuva liikumise korral muutub keha kiirus või suund.

Vaatleme liikumist kodust kooli. Kool asub kodust $2 k m$ kaugusel ning meil kulus kooli jõudmiseks pool tundi. Kogu teekonna vältel ei olnud meie kiirus ühtlane, kuna vahepeal tuli peatuda, et üle tee minna. Meie liikumine kodust kooli oli mitteühtlane.

Mitteühtlase liikumise korral saame arvutada keskmise kiiruse, kui jagame läbitud teepikkuse liikumiseks kulunud ajaga. Keskmise kiiruse arvutamiseks tuleb arvestada liikumise aja hulga sisse ka peatusteks kulunud aeg. Selle näite puhul on kodust kooli liikumise keskmine kiirus

v_{keskmine} = \frac{2 km}{0, 5 h} = 4 km / h

Kiirusega $v_{1} = 99 km/h$ sõitva auto juht märkab temale lähenevat autot ning käivitab stopperi. $40$ sekundi pärast autod kohtuvad. Kui kaugel oli lähenev auto, eeldades, et ta sõitis kiirusega $v_{2} = 90 km/h$ ?

Lahendus

Vaatleme liikumisi kiirusega $99 km/h$ sõitva auto suhtes. Sellisel juhul läheneb $99 km/h$ sõitvale autole auto kiirusega

v = v_{1} + v_{2} = 99 + 90 = 189 km/h

Teades, mis aja pärast autod kohtusid, saame leida, kui kaugel nad teineteisest olid.

Andmed
$v_{1} = 90 k m / h = 25 m / s$
$v_{2} = 99 k m / h = 27, 5 m / s$
$t = 40 s - ------ -$
$s - ?$

Arvutused

v = \frac{s}{t} \Rightarrow s = v \cdot t

v = v_{1} + v_{2} = 25 + 27, 5 = 52, 5 m / s

s = 52, 4 \cdot 40 = 2100 m = 2, 1 k m - ------ - - ------ -

Vastus. Lähenev auto oli alguses $2, 1 k m$ kaugusel.