In dit artikel wordt uitgelegd wat verticaal schieten in de natuurkunde is. Zo vindt u de kenmerken van het verticale vlak, de soorten verticale vlakken, hun vergelijkingen en een stap voor stap uitgewerkt voorbeeld.
Wat is verticaal fotograferen?
Verticaal gooien is een beweging die wordt veroorzaakt door het verticaal gooien van een lichaam. Dat wil zeggen dat verticaal werpen in de natuurkunde een beweging is waarbij het lichaam alleen verticaal beweegt, waarbij het lichaam ofwel naar boven wordt geworpen (verticale opwaartse worp) of naar beneden (verticale neerwaartse worp).
Een bal verticaal naar boven gooien is bijvoorbeeld een verticale worp. De bal zal eerst verticaal omhoog gaan door de kracht die erop wordt uitgeoefend en vervolgens zal de bal verticaal naar beneden gaan totdat deze onder invloed van de zwaartekracht de grond raakt.
Kenmerken van verticaal fotograferen
Nu we de definitie van verticaal schieten in de natuurkunde kennen, gaan we kijken wat de kenmerken zijn van dit type beweging om het concept beter te begrijpen.
- Het belangrijkste kenmerk van de verticale opname is dat het lichaamstraject volledig verticaal is. Het lichaam dat het verticale schot maakt, beweegt dus langs een rechte verticale lijn.
- Een ander kenmerk van verticaal fotograferen is dat wrijving met lucht wordt verwaarloosd. Dus in de natuurkunde wordt in een verticaal vlak elk type wrijving of obstakel dat zich op het bewegingspad kan bevinden, genegeerd.
- Bij een verticale opname beïnvloedt dus alleen de zwaartekracht de beweging van het bewegende lichaam. Met andere woorden: de enige kracht die op het lichaam inwerkt, is de zwaartekracht.
- Verticale diepgang is dus een uniform versnelde rechtlijnige beweging (MRUA), ook wel uniform gevarieerde rechtlijnige beweging (MRUV) genoemd.
Soorten verticale opnamen
Er zijn twee soorten verticale opnamen:
- Vertical Up Shot: Een verticaal schot waarbij het lichaam omhoog wordt geworpen en vervolgens wordt neergelaten. Bijvoorbeeld: verticaal een bal naar boven gooien.
- Verticaal neerwaarts schot: Een verticaal schot waarbij het lichaam naar beneden wordt geworpen, zodat het lichaam op geen enkel punt omhoog gaat, maar daalt totdat het de grond bereikt. Bijvoorbeeld: verticaal een voorwerp tegen de grond gooien.
Houd er rekening mee dat het verticale schot op de grond kan beginnen of, zoals in de vorige voorbeelden, op een andere hoogte dan de grond.
Verticale schietformules
Hieronder staan de formules (of vergelijkingen) voor verticale opnamen. Deze formules zullen daarom nuttig zijn voor het oplossen van verticale schietproblemen.
Positie
Een lichaam dat een verticaal schot uitvoert, beschrijft een rechtlijnige uniform versnelde beweging (MRUA). De formule die het mogelijk maakt om de verticale positie van een lichaam tijdens een verticale worp te berekenen, wordt dus afgeleid van de formule voor de positie van een MRUA:
Goud:
-
is de hoogte van het lichaam dat de verticale opname maakt.
-
is de hoogte van waaruit het lichaam wordt geprojecteerd.
-
is de beginsnelheid van het lichaam.
-
is het moment waarop de lichaamspositie wordt berekend.
-
is het eerste moment.
-
is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht, waarvan de waarde op aarde 9,81 m/s 2 bedraagt.
Opmerking: Houd er rekening mee dat de coördinatenoorsprong van dit referentieframe de grond is. Het lichaam zal dus in positie y=0 tegen de grond botsen. Als het een verticaal opwaarts schot is, zal de beginsnelheid positief zijn (het lichaam gaat omhoog), maar als het een verticaal neerwaarts schot is, zal de De beginsnelheid zal negatief zijn. (het lichaam gaat naar beneden).
Snelheid
Bij een verticale lancering is er geen wrijving, dus beschrijft de mobiel een uniform versnelde rechtlijnige beweging en daarom is de formule waarmee we op elk moment de snelheid kunnen vinden de volgende:
Goud:
-
is de snelheid van het lichaam op een bepaald moment.
-
is de beginsnelheid van het lichaam.
-
is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht, waarvan de waarde op aarde 9,81 m/s 2 bedraagt.
-
is het moment waarop de lichaamssnelheid wordt berekend.
-
is het eerste moment.
Opmerking: Houd er rekening mee dat wanneer het lichaam versnelt, dit een positief teken heeft, terwijl wanneer het lichaam vertraagt, dit een negatief teken heeft. Daarom zal bij een verticaal opwaarts schot de mondingssnelheid positief zijn, maar bij een verticaal neerwaarts schot zal de mondingssnelheid neerwaarts zijn.
Versnelling
Bij een verticale opname wordt elke vorm van wrijving verwaarloosd; de enige kracht die tussenbeide komt is de zwaartekracht. Daarom is de versnelling van het lichaam constant gedurende het hele traject en is de waarde ervan die van de zwaartekracht.
Goud:
-
is de versnelling van het lichaam.
-
is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht, waarvan de waarde op aarde 9,81 m/s 2 bedraagt.
Vluchttijd
De vliegtijd is de tijd die het lichaam nodig heeft om het verticale schot te maken om de grond te raken. Simpel gezegd is de vliegtijd de tijd tussen het moment waarop het lichaam verticaal begint te lanceren en het moment waarop het de grond raakt.
Wanneer het lichaam de grond raakt, is de verticale positie nul. Om de vliegtijd te berekenen, moet u dus de vergelijking voor de verticale positie van het schot gelijk stellen aan nul en vervolgens de tijd uit de vergelijking oplossen.
Maximale hoogte
Als het een verticaal neerwaarts schot betreft, zal de maximale hoogte logischerwijs de initiële hoogte zijn. Bij een verticaal opwaarts schot wordt de maximale hoogte echter bereikt wanneer de lichaamssnelheid nul is.
Dus om de maximale hoogte te bepalen bij een opwaarts verticaal schot, moet de snelheid gelijk zijn aan nul. Van daaruit vinden we het moment waarop de maximale hoogte wordt bereikt en vervolgens vervangen we het berekende tijdstip in de positievergelijking. .
Samenvatting van verticale schietformules
We laten u dan een tabel achter met alle verticale schietformules als samenvatting:
Opgelost verticale schietoefening
- Vanaf een hoogte van 7 m wordt een voorwerp verticaal naar boven geworpen met een beginsnelheid van 12 m/s, zodat het lichaam een verticale opwaartse worp beschrijft. Wat is de maximale hoogte die het lichaam bereikt? Benader de waarde van de zwaartekracht tot 10 m/s 2 .
Omdat het een verticaal schot naar boven is, wordt de maximale hoogte bereikt wanneer de snelheid nul is. We kunnen dus de tijd vinden waarin de maximale hoogte wordt geproduceerd door de snelheidsvergelijking gelijk te stellen aan nul:
![\begin{array}{c} v=v_0-g\cdot (t-t_0)\\[2ex]0=12-10\cdot (t-0)\\[2ex]0=12-10t \\[2ex]10t=12\\[2ex]t=\cfrac{12}{10}\\[2ex]t=1,2 \ \cfrac{m}{s}\end{array}[/latex ] Et une fois que l'on connaît le temps pendant lequel la hauteur maximale est atteinte, il suffit de substituer cet instant dans l'équation de la position du tir vertical : [latex]\begin{aligned}y&=H+v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2\\[2ex]y&=7+ 12\cdot (1,2-0)-\cfrac{1}{2}\cdot 10 \cdot (1,2-0)^2 \\[2ex]y&=14,2 \ m\end{aligned}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4bf371d451315ad9d990fa089f1ec27c_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Verticaal schot en vrije val
Laten we tot slot eens kijken wat het verschil is tussen het verticale schot en de vrije val, aangezien het twee zeer vergelijkbare soorten bewegingen zijn.
In de natuurkunde is vrije val een beweging waarbij een lichaam van een hoogte valt zonder enige kracht uit te oefenen. Zodat het lichaam onder invloed van de zwaartekracht verticaal in een rechte lijn naar beneden zakt, waardoor de wrijving met de lucht wordt verwaarloosd.
Het verschil tussen verticale worp en vrije val is dat bij verticale worp het lichaam een beginsnelheid heeft, terwijl er bij vrije val meestal geen beginsnelheid is.
Bovendien kan het lichaam bij verticaal gooien omhoog gaan, terwijl het lichaam bij een vrije val altijd naar beneden gaat.