In questo articolo, discuteremo cos'è la velocità zero, come e quando entra nello scenario con alcuni esempi.
Un oggetto fermo in un punto, o su un corpo rigido e non si sposta nel tempo, la velocità di un oggetto è zero.
Cos'è la velocità zero?
La velocità dell'oggetto è definita come un cambiamento nella sua posizione insieme al tempo.
Quando non c'è spostamento dell'oggetto, la velocità dell'oggetto è detta velocità zero.
Il grafico seguente mostra la relazione tra spostamento v/s tempo per velocità zero.
Il grafico sopra mostra una linea retta parallela all'asse x, che dice che la posizione dell'oggetto è la stessa per tutte le volte; la posizione dell'oggetto non cambia. Ciò implica che l'oggetto è fermo, il che significa che la velocità dell'oggetto è nulla.
Quando è Velocità Zero?
L'oggetto ha velocità zero quando non si sposta nel tempo.
La velocità dell'oggetto è zero quando non c'è spostamento dell'oggetto. La posizione dell'oggetto tra due diversi intervalli di tempo rimane la stessa.
La velocità è data dalla relazione v=(Δx/Δt)=(x2-x1)/(T2-t1)
Affinché la velocità sia zero =x2-x1; resta inteso che la posizione dell'oggetto rimane la stessa. Quindi,
v=(x2-x1)/(T2-t1) = 0
Problema: Un blocco di massa 'm' è stato spostato a una distanza di 300 m e raggiunge il punto A alle 12.05:12.20. Si è riscontrato che alle ore 300 il blocco era presente nella stessa posizione, cioè a XNUMX metri dalla posizione originaria. Trova la velocità del blocco.
Dato: x1=300,x2=300, t1=12.05, t2= 12.20
Quindi, la velocità del blocco è zero.
Esempio di velocità zero
Oggetti a riposo, avere velocità zero. Per esempio, una palla che accelera si ferma, un'auto si arrampica su per la collina e un guidatore parcheggia lì l'auto, una noce di cocco è caduta a terra, un uccello seduto sui rami di un albero, una roccia in piedi sul bordo della montagna, eccetera.
Gli oggetti che non sono mobili sono anche esempi di velocità zero. Esempi sono alberi, montagne, tavoli, edifici, sedie, congelatori, ecc.
Cos'è la velocità di gruppo zero?
Un gruppo, suggerisce la combinazione di due o più velocità. La velocità dell'oggetto è considerata come una forma di onda quando viaggia, quindi chiamata velocità dell'onda.
Due o più onde che viaggiano in un gruppo si modulano in un'unica onda. Quando la velocità di gruppo è zero, le onde diminuiscono in una velocità di fase che viaggia come una singola onda, anche quando viaggia attraverso un nodo o svanisce.
Considera un'onda che si propaga nella direzione x, e quindi la funzione d'onda associata all'onda è
Dove A è a ampiezza di un'onda
ω è una frequenza angolare data dalla relazione ω=2πt=2πf
k è un numero d'onda, dato da k=2πλ
λ è una lunghezza d'onda
f è una frequenza
Quando una singola onda si propaga da un mezzo, la velocità di quell'onda è chiamata velocità di fase ed è definita come il rapporto tra la frequenza angolare dell'onda e il numero d'onda, dato dall'equazione
Vfase=ω/k
Questo è uguale al numero di vibrazioni viste in due diversi punti della lunghezza del percorso dell'onda.
Quando due o più onde si sovrappongono e sono modulate in un unico modello d'onda avente la stessa velocità, la velocità risultante su una combinazione di tutte le onde che formano un gruppo è chiamata velocità di gruppo.
Quindi è derivato di tutte le velocità di fase delle singole onde, date dalla relazione
Vgruppo=dω/dk
Quando è la velocità di gruppo zero?
La velocità di gruppo è zero ai nodi di una frequenza modulata e quando si sovrappone a un'altra onda.
Quando due onde della stessa frequenza interferiscono tra loro dalla direzione opposta, la velocità di gruppo diventa zero.
La singola lunghezza d'onda della stessa frequenza e ampiezza interferisce con l'onda di gruppo e si propaga nella direzione opposta all'onda di gruppo avente la stessa velocità di fase, quindi la velocità di gruppo delle onde svanisce e quindi si fonde in un'unica onda portante.
Per saperne di più su Velocità di gruppo.
Velocità istantanea zero
La velocità istantanea è indicata come lo spostamento dell'oggetto avvenuto in un intervallo di tempo molto piccolo lungo il suo percorso.
La velocità centrale istantanea è zero per la massa al centro dell'oggetto che sta viaggiando insieme all'oggetto che si muove a una certa velocità.
La velocità istantanea è data dalla formula
- Dove Δt è un piccolo intervallo di tempo
- Vi è Velocità istantanea
- x è uno spostamento
- è un momento
Se un oggetto che accelera nella direzione x, cade improvvisamente verticalmente in direzione y negativa, lo spostamento dell'oggetto sarà zero e quindi la velocità istantanea sarà zero.
Quando è la velocità istantanea zero?
La velocità istantanea sarà zero se c'è un movimento rapido senza accelerazione in un breve intervallo.
Se il corpo è in movimento ma una parte di esso è rigidamente collegata a un certo punto su un altro oggetto, allora la velocità istantanea di quell'oggetto è zero in quel punto.
Alcuni esempi di velocità istantanea nulla sono un oggetto che ruota, salta la corda con due estremità della corda fissate in mano, una donna che fa un hula-hoop in cui l'hula-hoop è in movimento mentre la posizione di una donna è costante quindi la velocità di una donna è nulla, un punto formato dal pneumatico del veicolo attaccato alla strada, la velocità istantanea in quel punto è zero, scaletta con pinza, bussola e divisore, e ci sono vari altri esempi.
Velocità orizzontale zero
Quando il l'oggetto è in un movimento di proiettile, ci imbattiamo nella velocità sia orizzontale che verticale dell'oggetto. Quando l'oggetto non si muove parallelamente al suolo, la velocità orizzontale è nulla.
Il movimento del proiettile dell'oggetto è mostrato nel grafico sottostante
L'asse y rappresenta il movimento verticale dell'oggetto e l'asse x rappresenta lo spostamento orizzontale. La velocità verticale è data dalla funzione Sin mentre la velocità orizzontale è data dalla funzione Coseno. Quando l'oggetto raggiunge la posizione più alta nel suo volo, a questo punto ha convertito tutte le sue energia cinetica in potenziale energia e si muove parallelamente alla superficie e la velocità verticale dell'oggetto è nulla. L'oggetto è per una durata maggiore nell'aria a questo punto.
Quando è la velocità orizzontale zero?
Se non c'è spostamento orizzontale di un oggetto la velocità orizzontale sarà uguale a zero.
Affinché una velocità orizzontale sia zero, l'oggetto non deve trovarsi in un movimento proiettile che è un movimento bidimensionale, l'oggetto deve essere diretto in una direzione dell'asse y.
Dimostriamo la velocità orizzontale zero con un grafico 2-D.
Si consideri un volo dell'oggetto di massa 'm' in direzione verticale da un punto fisso sulla superficie orizzontale. Considera l'asse x come una superficie orizzontale e l'asse y perpendicolare all'asse x.
Questa posizione dell'oggetto sull'asse orizzontale rimane fissa prima e dopo il volo dell'oggetto. L'oggetto si muove verticalmente verso l'alto a causa dell'energia cinetica, converte tutta l'energia cinetica in energia potenziale e ritorna a terra verticalmente verso il basso senza accelerare in una direzione parallela alla superficie.
Poiché non vi è alcun cambiamento nella posizione dell'oggetto anche dopo il volo; la velocità orizzontale dell'oggetto è zero. Al contrario, c'è uno spostamento verticale dell'oggetto che aumenta e diminuisce nel tempo. Quindi, l'oggetto è associato sia al positivo che al velocità negativa e accelerazione.
Velocità zero e accelerazione positiva
La velocità dell'oggetto è zero se non c'è spostamento e avremo un'accelerazione positiva quando c'è un cambiamento nella velocità e nella direzione del movimento dell'oggetto.
Quindi, se la direzione del movimento dell'oggetto cambia frequentemente, la velocità risultante sarà zero e sarà presente l'accelerazione.
L'oggetto in decelerazione si fermerà dove la sua velocità diventa zero e quindi si muoverà con il accelerazione positiva invertendo la direzione del movimento precedente. D'ora in poi, possiamo avere un'accelerazione positiva con velocità zero dell'oggetto.
Moto a velocità uniforme zero
Si dice che l'oggetto ha velocità uniforme zero quando non vi è alcun cambiamento nel suo movimento rispetto al tempo e non ha direzione.
È simile alla velocità relativa in cui la velocità dell'oggetto sembra essere costante per un osservatore che si muove alla stessa velocità e direzione.
Questo è quando l'oggetto è fissato al corpo rigido e non si sposta con il tempo e continua a essere nello stato di riposo. La velocità di un tale oggetto è zero.
Si consideri una lastra rettangolare che si muove su una superficie liscia orizzontale. Un articolato a forma di ciambella è fissato su una lastra rettangolare che si muove insieme alla lastra.
Poiché la lastra rettangolare si sposta da una posizione all'altra, la posizione dell'articolato rimane fissa sulla lastra. Quindi, la velocità dell'articolazione è zero.
Velocità relativa zero
Se i due oggetti viaggiano alla stessa velocità e nella stessa direzione, la velocità relativa di ciascuno rispetto all'altro sarà zero. Questo è rappresentato come la velocità relativa zero.
Se due o più oggetti viaggiano nella stessa direzione, la loro velocità si annulla e se gli oggetti si muovono nella direzione opposta l'uno rispetto all'altro, il loro relativo sarà la somma della velocità di entrambi gli oggetti.
Siano VA e VB le velocità di due diversi oggetti. Se questi oggetti si muovono nella stessa direzione, allora il loro velocità relativa è V= VA – VB; e se questi oggetti si muovono nella direzione opposta, la loro velocità relativa diventerà V= VA – (-VB)= VA + VB.
Di seguito è riportato un grafico posizione-tempo per due oggetti che si muovono eguaglieranno velocità e direzione con il tempo.
Poiché entrambi gli oggetti si stanno muovendo nella stessa direzione la velocità relativa è la differenza vettoriale delle velocità di entrambi gli oggetti. Poiché entrambi gli oggetti si muovono con le stesse velocità, la velocità relativa dell'oggetto l'uno rispetto all'altro sarà zero.
Considera due auto, l'auto A e l'auto B che si muovono nella stessa corsia alla stessa velocità. Un guidatore dell'auto A può vedere un'auto B che si muove insieme alla sua auto e la velocità dell'auto B rispetto all'auto A è zero. Lo stesso vale quando un pilota dell'Auto B guarda dal suo punto di riferimento. Quindi, la velocità relativa di entrambe le auto l'una rispetto all'altra è zero.
Problema: Considera due amici che camminano nel parco con una velocità di 1.5 m/s. Un uomo che sta correndo a una velocità di 2 m/s nel parco in cerchio incrocia le ragazze ad un certo punto. Quale è velocità relativa di una ragazza l'una rispetto all'altra e quella di un uomo?
Dato: Velocità di entrambe le ragazze VG= 1.5 m/s
La velocità di un uomo VM= 2 m/s
La direzione del movimento di entrambe le ragazze nella stessa direzione e velocità è uguale.
V = VG-VG=1.5 m/s – 1.5 m/s=0
Quindi, la velocità relativa delle ragazze l'una rispetto all'altra è zero.
Anche un uomo si sta muovendo nella stessa direzione ma con velocità disuguale. Quindi la velocità relativa di un uomo con quella delle ragazze è
V = VG-VM=1.5 m/s – 2 m/s= -0.5 m/s.
Quindi il velocità relativa delle ragazze rispetto a un uomo è -0.5 m/s che è negativo. Al contrario, la velocità relativa di un uomo rispetto alle ragazze è di 0.5 m/s.
Per saperne di più su Velocità negativa e accelerazione zero: come, quando, esempio e problemi.
Domande frequenti
Q1. Trova la velocità istantanea dell'oggetto in un moto planare se lo spostamento dell'oggetto è dato dalla relazione 2t3+2t+3 al tempo t= 5 secondi.
Dato: La posizione dell'oggetto x=2t3+2t+3
La velocità istantanea dell'oggetto è data da
La velocità istantanea dell'oggetto è 152 m/s.
Q2. Un oggetto percorre una distanza di 6 metri in 2 secondi, quindi inverte la sua direzione e si sposta di nuovo di 6 metri in 2 secondi. Quindi calcola lo spostamento e la velocità dell'oggetto.
L'oggetto attraversa 6 m in 2 s, quindi la velocità iniziale dell'oggetto è
v1=x/t=6/2=3m/sec
Quindi l'oggetto inverte la sua direzione e percorre la stessa distanza in un uguale intervallo di tempo, quindi la velocità finale è
v2=x/t=-6/2=-3m/sec
qui lo spostamento è negativo perché la direzione del movimento di un oggetto è nella direzione opposta.
Quindi, la velocità risultante è
V=v2+v1=-3+3=0
Poiché la velocità risultante dell'oggetto è zero, lo spostamento dell'oggetto è nullo.
Q3. Una palla lanciata in aria va in alto verticalmente a una distanza di 10 metri e ritorna giù sullo stesso piano dopo 10 secondi. Misura la velocità verticale e orizzontale della palla.
Il tempo impiegato per un volo è di 10 secondi e la distanza percorsa dalla palla in 10 secondi è di 20 metri. Quindi la velocità della palla è
v=x/t=20/10=2m/sec
Poiché non c'è movimento di un oggetto nella direzione orizzontale; la velocità orizzontale dell'oggetto è zero.
VH=0
Un oggetto di forma rotonda si muove su una superficie semi-arco che è lunga 40 cm in 2 secondi. A che punto si vedrà la velocità istantanea dell'oggetto?
I la velocità istantanea sarà osservata lungo tutto il percorso della mozione.
Bene, la velocità dell'oggetto sarà massima mentre si accelera fino a un punto medio sulla superficie del semiarco.
Il trampolino è un esempio di velocità orizzontale zero?
Un trampolino può essere un esempio di velocità orizzontale zero.
Il movimento del corpo è in direzione verticale. Il corpo viene lanciato in alto e poi ritorna in basso nello stesso piano verticale e non c'è velocità orizzontale e la direzione raggiunta dal corpo.
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Ciao, sono Akshita Mapari. Ho fatto il M.Sc. in Fisica. Ho lavorato su progetti come la modellazione numerica dei venti e delle onde durante i cicloni, la fisica dei giocattoli e le macchine da brivido meccanizzate nei parchi di divertimento basati sulla meccanica classica. Ho seguito un corso su Arduino e ho realizzato alcuni mini progetti su Arduino UNO. Mi piace sempre esplorare nuove zone nel campo della scienza. Personalmente credo che l'apprendimento sia più entusiasmante quando appreso con creatività. Oltre a questo mi piace leggere, viaggiare, strimpellare la chitarra, individuare rocce e strati, fotografare e giocare a scacchi.
