Velocità negativa e accelerazione negativa: perché, come, grafico, esempio e fatti dettagliati

In questo articolo, discuteremo della dipendenza reciproca della velocità negativa e dell'accelerazione negativa con alcuni esempi e grafici.

Se l'oggetto si sposta nella direzione opposta alla sua mobilità, la velocità dell'oggetto è negativa. L'accelerazione dell'oggetto risulta negativa se la velocità di un oggetto diminuisce nel tempo.

Cos'è la velocità negativa?

Una velocità negativa è un rapporto tra lo spostamento di un oggetto in una direzione diversa dalla sua direzione di movimento.

Se la direzione del movimento di un oggetto è opposta allo spostamento, la velocità dell'oggetto è negativa.

La velocità è data dall'equazione

v=(Δx/Δt)=(x2-x1)/(T2-t1)—(1)

Affinché la velocità sia negativa nell'equazione precedente (1),

x2>x1

Lo spostamento finale dell'oggetto dovrebbe essere inferiore allo spostamento iniziale.

Cos'è l'accelerazione negativa?

Un oggetto che rallenta con il tempo mostrerà la riduzione della velocità dell'oggetto con il tempo e la distanza.

Si dice che un oggetto sta accelerando se c'è un cambiamento nella velocità di un oggetto durante il suo movimento. La velocità di un oggetto varia e diminuisce insieme allo spostamento, l'accelerazione di un oggetto abbasserà l'accelerazione di un oggetto.

a=(Δv/Δt)=(v2-v1)/(T2-t1)

Affinché l'accelerazione sia negativa nell'equazione sopra (2),

v2>v1

Affinché l'accelerazione sia negativa, l'accelerazione iniziale di un oggetto dovrebbe essere maggiore della velocità dell'oggetto in un'ulteriore accelerazione.

Puoi avere velocità negativa e accelerazione negativa?

Ciò è possibile nel caso in cui un oggetto rallenti la sua velocità, o cada da un'altezza maggiore, o si allontani dalla direzione di movimento originale, invertendo la sua direzione.

Se la posizione di un oggetto cambia lontano dalla sua direzione di movimento e la velocità diminuisce con il tempo, allora l'oggetto ha velocità negativa e accelerazione negativa entrambi.

Possiamo considerare un semplice esempio di una cometa che si avvicina al Sole da una nebulosa lontana attirandosi verso la forza gravitazionale del Sole. Ma quando si avvicina vicino al Sole, guadagna energia potenziale e devia dalla sua direzione di movimento, e accelera lontano dal Sole in un percorso parabolico.

Poiché la cometa è lontana dal Sole, la sua velocità è di circa 2000 miglia orarie, una volta che raggiunge vicino al Sole la sua velocità diventa di quasi 100000 miglia orarie a causa dell'attrazione gravitazionale esterna del Sole sulla cometa. Deviando dal Sole, la sua velocità è anche elevata e diminuisce all'aumentare della distanza dal Sole.

Quindi la velocità della cometa è effettivamente negativa mentre si allontana dal Sole e quindi anche l'accelerazione è negativa poiché la velocità diminuisce con il tempo.

Per saperne di più su comete.

Grafico di accelerazione negativa della velocità negativa

Per misurare la velocità dell'oggetto, dobbiamo tracciare un grafico dello spostamento di un oggetto a diverse durate temporali. Quello che segue è un grafico posizione-tempo di un oggetto in decelerazione.

velocità negativa e accelerazione negativa
Grafico posizione-tempo

Il grafico mostra che lo spostamento di un oggetto è in una direzione inversa e la posizione di un oggetto dalla sua origine diminuisce nel tempo. Trovando la pendenza di un grafico posizione-tempo, troverai la velocità del grafico. Nel grafico sopra, la velocità dell'oggetto diminuisce con il tempo e quindi la velocità viene calcolata come negativa.

Per scoprire l'accelerazione di un oggetto, tracciamo un grafico della velocità v/s della velocità di variazione della velocità. Il grafico è il seguente:

velocità negativa e accelerazione negativa
Grafico velocità-tempo

Dal grafico, possiamo vedere che la velocità diminuisce linearmente con il tempo. La pendenza di un grafico fornisce l'accelerazione di un oggetto. Poiché la velocità diminuisce con il tempo, l'accelerazione è negativa.

Se l'oggetto accelera a una velocità maggiore della precedente, avremo a pendenza positiva di un grafico e quindi un'accelerazione positiva.

Esempio di velocità negativa e accelerazione negativa

Si consideri che un aeroplano che viaggia a una velocità di 850 km/h accelera a un'altitudine inferiore fino a una velocità di 580 km/h e poi scende sulla superficie terrestre abbassando la sua velocità durante il suo atterraggio. La velocità orizzontale dell'aereo viene dedotta mentre la velocità verticale diminuisce anche mentre l'aereo sta atterrando a terra.

Qui, in questo caso, la distanza tra l'aereo e l'area di atterraggio diminuisce con il tempo. Inizialmente, l'aereo volava a un'altezza di 10,000 metri sopra la superficie e poi segue la quota più bassa a un'altezza di 8000 metri in 10 minuti. Quindi la velocità può essere calcolata come il cambiamento di posizione rispetto alla posizione iniziale e il tempo dato dall'equazione

v=(x2-x1)/(T2-t1)

Ecco, x1=10000 metri, x2=8000 metri,

CodiceCogsEqn 61 3

Quindi, la velocità dell'aereo mentre scende alle quote più basse è -3.33 m/s. Si vede che al diminuire dell'altezza dell'aereo la sua velocità viene calcolata e risultata negativa.

L'accelerazione di un piano è una velocità variata nel tempo, data dalla relazione

a=(v2-v1)/Δt

La velocità iniziale dell'aereo era di 850 km/h, poi ridotta a 580 km/h. Quindi, l'accelerazione del piano con velocità decrescente è

Abbiamo v1=850 km/ora, v2=580 chilometri all'ora, Δt=600 secondi

a=(580-850)/600=-270/600=-0.45m/s2

Poiché la velocità diminuisce con il tempo, l'accelerazione diventa negativa.

Come funzionano la velocità negativa e l'accelerazione negativa?

La velocità è direttamente correlata alla variazione dello spostamento mentre l'accelerazione dell'oggetto dipende dalla variazione della sua velocità.

La velocità negativa inverte la direzione dell'oggetto poiché lo spostamento è sull'asse negativo del sistema mentre la velocità dell'oggetto viene ridotta a causa dell'accelerazione negativa.

La velocità negativa tira indietro l'oggetto in una direzione opposta al suo movimento e l'accelerazione negativa rallenta la velocità di un oggetto in accelerazione e quindi decelera.

L'oggetto che cade a terra da una certa altezza converte l'energia potenziale nell'energia cinetica utilizzata per spostarsi dall'altezza alla superficie del suolo. L'altezza dell'oggetto da terra da dove è iniziato il suo volo diminuisce. Compatibilità, la velocità dell'oggetto è negativa poiché lo spostamento di un oggetto è su un asse negativo.

Supponiamo di lanciare un oggetto in un movimento di proiettile, il velocità dell'oggetto al raggiungimento del massimo l'altezza si riduce una volta che tutta l'energia cinetica dell'oggetto viene riconvertita nell'energia potenziale dell'oggetto.

Da qui la velocità dell'oggetto inizialmente aumenta man mano che l'energia potenziale viene convertita in energia cinetica ea causa della forza gravitazionale che agisce sull'oggetto, quindi diminuisce leggermente la velocità mentre si accelera verso il basso e si detrae bruscamente quando raggiunge la superficie della Terra .

Poiché la velocità diminuisce con il tempo, la differenza tra la velocità precedente e quella iniziale è negativa e quindi l'accelerazione dell'oggetto è negativa.

Quando la velocità è negativa e l'accelerazione è negativa, cosa sta succedendo all'oggetto?

Quando la velocità è negativa dell'oggetto lo spostamento è nella direzione inversa e quando l'accelerazione è negativa la velocità dell'oggetto in accelerazione viene ridotta.

Al diminuire della velocità e dell'accelerazione dell'oggetto, l'energia cinetica dell'oggetto viene convertita nell'energia potenziale dell'oggetto. Possiamo anche considerare che c'è un impatto esterno sull'oggetto a causa del quale la velocità dell'oggetto si abbassa.

Per saperne di più su Grafico di velocità negativo: diversi grafici e loro spiegazioni.

Domande frequenti

Q1. Come apparirà il grafico della velocità v/s tempo per la cometa che si avvicina al Sole e poi devia indietro? Spiegare il grafico per lo stesso per quanto riguarda velocità e accelerazione.

La velocità della cometa mentre si avvicina al Sole da lontano è di circa 2000 km/h e aumenta all'aumentare dell'attrazione gravitazionale sulla cometa al diminuire della distanza

La velocità diventa di circa 1L km/h quando è vicino al Sole. Quindi, la variazione di velocità della cometa è positiva e quindi anche l'accelerazione della cometa è positiva come mostrato nel grafico sottostante.

velocità negativa e accelerazione negativa
Grafico velocità v/s tempo per la cometa nella nebulosa solare

Riceve l'energia dal sole e torna indietro contro l'attrazione gravitazionale del Sole diminuendo gradualmente la sua velocità man mano che trascorre la distanza dal Sole. Inizialmente, ci sarà un forte calo della velocità poiché la cometa perderà rapidamente la sua energia extra ricevuta dalla radiazione solare.

Poiché la velocità della cometa diminuisce, l'accelerazione della cometa è negativa e lo stesso è mostrato nel grafico in cui la velocità è discendente nel tempo.

Q2. Si consideri un oggetto che rallenta, in base allo spostamento di un oggetto dalla sua posizione originale con il tempo in cui la velocità è stata calcolata e tracciata per lo stesso intervallo di tempo. Il grafico è mostrato di seguito. Sulla base del grafico seguente calcolare l'accelerazione dell'oggetto quando il tempo è pari a 5 secondi.

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Grafico velocità-tempo

Soluzione: Dal grafico sopra, la velocità dell'oggetto al tempo t=5 secondi, la velocità dell'oggetto era v=-20 m/s.

La velocità è il prodotto dell'accelerazione dell'oggetto durante quel tempo.

Quindi, l'accelerazione dell'oggetto è

Pertanto, la velocità di accelerazione di un oggetto al tempo t=5 secondi era -4 m/s2.

L'accelerazione negativa è uguale alla decelerazione dell'oggetto?

L'accelerazione dell'oggetto è negativa se la velocità dell'oggetto diminuisce nel tempo.

Se la velocità dell'oggetto insieme alla distanza diminuisce, si dice che l'oggetto decelera nel tempo. L'oggetto in decelerazione accompagna con accelerazione negativa.

Perché la velocità di un oggetto che cade dall'alto è negativa?

Se l'oggetto si muove in una direzione inversa, la differenza tra lo spostamento finale e quello iniziale è negativa.

Poiché lo spostamento di un oggetto che cade è in una direzione inversa, la sua velocità e quindi l'accelerazione sarà negativa.

È possibile misurare la distanza percorsa da un oggetto dal suo grafico velocità-tempo?

Sì, lo spostamento di un oggetto può essere trovato dal grafico velocità-tempo.

Poiché la velocità è definita come una distanza percorsa dall'oggetto in un dato tempo, la distanza sarà uguale alla velocità dell'oggetto durante quel tempo e alla durata del tempo in cui è stata rilevata la velocità.

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