L'articolo discute della costante di velocità orizzontale o del motivo per cui la velocità orizzontale è costante nel movimento del proiettile, insieme ai suoi esempi di problemi.
Dopo che la forza applicata imposta il percorso parabolico in movimento del proiettile, solo la forza di gravità agisce verso il basso su un proiettile in direzione verticale. Quindi un oggetto si muove verso il basso con velocità verticale variabile ma velocità orizzontale costante.
Maggiori informazioni sulla forza di gravità.
Si dice che un oggetto sia proiettile quando c'è solo una forza di gravità che agisce su di esso. Quando un oggetto è caduto da un'altezza, lanciato verticalmente verso l'alto o lanciato ad angolo orizzontalmente, viaggia in un percorso curvo prevedibile quando non agisce alcuna forza diversa dalla gravità. Quando un oggetto è in movimento per la sua inerzia ed è colpito dalla forza di gravità, è chiamato 'movimento del proiettile'. Se un'altra forza agisce su un oggetto, allora non si dice che sia un proiettile.
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Il più delle volte, fraintendiamo che quando un oggetto si muove verso l'alto o verso il basso, deve esserci a forza agendo anche verso l'alto o verso il basso. Si noti che il forza necessaria solo per impostare l'accelerazione di un oggetto, non il suo movimento. La forza non sta mantenendo il movimento di un oggetto ma la sua accelerazione. Pertanto, anche se il proiettile sta guidando verso l'alto, deve esserci un'accelerazione verso il basso dovuta alla gravità, che rallenta il movimento del proiettile.
Ecco perché il proiettile subisce solo una singola forza verso il basso; non avanti o indietro o, per l'appunto, come orizzontalmente. La forza di gravità accelera solo la velocità su-giù o verticale, mentre la sua componente orizzontale non cambia poiché nessuna forza agisce orizzontalmente nel movimento del proiettile.
Ci sono vari esempi di moto di proiettili che ritrae tale traiettoria parabolica con velocità orizzontale costante, come ad esempio
- Giocare a golf
- Lanciare la pallacanestro nel canestro
- Movimento a palle di cannone
- Acqua che fuoriesce da un tubo flessibile
- Calcio dopo i calci
- Acrobazia in mountain bike
- Lancio del martello
- Proiezione a razzo
- Pallavolo
- Lancio del giavellotto
Quando è la velocità orizzontale costante?
La velocità orizzontale durante il movimento del proiettile è costante.
Per definizione, il moto del proiettile riguarda una singola forza di gravità che provoca una forza netta verso il centro della terra. Poiché nessuna forza orizzontale agisce nel movimento del proiettile, la sua velocità orizzontale rimane costante e progredisce verso il centro terrestre a causa della forza di gravità.
Maggiori informazioni sull'accelerazione gravitazionale.
Per comprendere il concetto di accelerazione verso il basso con velocità orizzontale costante, si consideri un esempio di un ragazzo che lancia una palla in direzione rettilinea ad alta velocità. Diciamo che la gravità in questo caso è trascurabile, allora come si muove la pallina in assenza di gravità?
legge di Newton dice "un oggetto in movimento continua a muoversi in movimento a meno che una forza non agisca su di esso“. Questo significa; una palla si muove in un percorso rettilineo con una velocità costante, che concorda con il legge di inerzia.
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Ora, nello stesso caso, e se esistesse la gravità? La forza di gravità influenza il movimento verticale della palla, provocando un'accelerazione verticale, in accordo con la oggetto in caduta libera accelerando a una velocità di accelerazione dovuta alla gravità g. A causa della forza di gravità, la palla cadrà verticalmente al di sotto del suo percorso rettilineo dopo la traiettoria parabolica secondo l'attributo del movimento del proiettile.
Supponiamo che il ragazzo applichi una forza di 20N per lanciare la palla. La palla raggiunge una velocità di 10 m/s e continua a muoversi con la stessa velocità orizzontalmente. Allo stesso tempo, la velocità verticale raggiunge la velocità di 9.8 m/s al secondo a causa della forza di gravità. Ciò significa che la palla ha un'accelerazione verticale di circa 9.8 m/s ma nessuna accelerazione orizzontale.
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L'accelerazione verso il basso si traduce in una traiettoria abbassata rispetto alla linea retta percorsa dalla palla del proiettile se la forza di gravità è trascurabile. La palla possiede la sua velocità orizzontale costante nell'esistenza della gravità che agisce per guidare l'esatta velocità verticale come prima.
Tuttavia, la forza di gravità o verticale lavora perpendicolarmente al velocità orizzontale del proiettile. Poiché le componenti perpendicolari sono indipendenti l'una dall'altra, il la forza di gravità non può influire la velocità orizzontale della palla. Questo è perché qualsiasi proiettile si muove con accelerazione verso il basso ma velocità orizzontale costante.
Maggiori informazioni sugli esempi di accelerazione gravitazionale.
Perché la velocità orizzontale è costante?
I la velocità orizzontale del proiettile è costante a causa della sua inerzia.
Se non c'è forza, lo stato di un oggetto non si modificherà secondo la legge di inerzia. La tendenza di un proiettile a rimanere in movimento con velocità costante ha portato al movimento orizzontale del proiettile. Pertanto, il proiettile guida con una velocità orizzontale stabile.
La forza è necessaria per trasformare uno stato dell'oggetto, sia per metterlo in movimento da stazionario o per essere stazionario da movimento. Ma se non vi è alcuna forza esterna in azione, un oggetto rimane fermo, o se è in movimento, persiste a viaggiare per sempre con velocità costante. Al proiettile viene fornita la velocità iniziale applicando la forza, quindi è influenzato solo dall'inerzia e dalla forza di gravità.
La forza di gravità agiva verticalmente verso il basso rispetto al proiettile che variava la velocità verticale ogni secondo. Ma non c'è forza che funzioni orizzontalmente sul proiettile; viaggia con velocità orizzontale costante a causa della sua proprietà di inerzia. Il movimento verticale verso il basso e il movimento orizzontale costante offrono al proiettile una traiettoria parabolica.
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Si consideri un arciere che lancia la freccia a una velocità iniziale di 15 m/s senza angolo verso l'alto. Se la gravità è trascurabile, la freccia del proiettile persiste in movimento a 15 m/s in direzione orizzontale. Ma la forza di gravità spinge la freccia ad accelerare verso il basso con una velocità di 9.8 m/s/s.
Ma la cosa essenziale da citare è che il la velocità orizzontale rimane invariata durante la traiettoria parabolica della freccia, che lo approva ci è solo una forza verticale impiegata sulla freccia del proiettile ma nessuna forza orizzontale.
Supponiamo che l'arciere abbia lanciato la freccia con una velocità di 75 m/s con un angolo di 10 gradi sopra l'orizzontale. Per tale velocità iniziale, la freccia inizialmente viaggerebbe a 19.6 m/s verso l'alto e 73.1 m/s verso destra. Inoltre, la freccia viaggia verso destra con l'esatta velocità orizzontale di 73.1 m/s mentre la velocità verticale della freccia cambia di 9.8 m/s al secondo.
Mentre la freccia avanza verso il suo picco dopo essere stata lanciata, rallenta; e mentre scende dalla vetta, accelera. Possiamo osservare la natura equilibrata della freccia o del movimento del proiettile. Dopo un secondo dal raggiungimento del suo picco, la velocità verticale è uguale alla velocità dopo un secondo di abbassamento dal suo picco. Allo stesso modo, dopo due secondi dal raggiungimento del suo picco, la velocità verticale è uguale alla velocità verticale dopo due secondi di abbassamento dal suo picco.
Per i proiettili non orizzontali, la direzione del vettore di velocità è assunta come un più (+) sul percorso in alto e meno (-) nel percorso in basso. Tuttavia, la sua magnitudine è simile all'identico intervallo di tempo su ciascun lato del suo picco. Si noti inoltre che la velocità verticale della freccia è zero al suo picco. È perché il vettore di velocità della freccia è totalmente orizzontale al culmine della traiettoria. Pertanto, per spostamenti brevi, il movimento orizzontale non è influenzato dalla forza di gravità.
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