Konsep Kecepatan Relatif, Contoh, Latihan

Itu Kecepatan relatif dari suatu objek adalah yang diukur sehubungan dengan pengamat yang diberikan, karena pengamat lain dapat memperoleh ukuran yang berbeda. Kecepatan selalu tergantung pada pengamat yang mengukurnya.

Oleh karena itu kecepatan objek yang diukur oleh orang tertentu akan menjadi kecepatan relatif sehubungan dengan itu. Pengamat lain dapat memperoleh nilai yang berbeda untuk kecepatan, masih dalam kasus objek yang sama.

Gambar 1. Skema yang mewakili titik P dalam gerakan, terlihat dari sistem referensi A dan B. Sumber: Made sendiri.

Sebagai dua pengamat A dan B yang bergerak satu sama lain, mereka dapat memiliki ukuran yang berbeda dari objek P ketiga yang bergerak, perlu untuk mencari hubungan antara posisi dan kecepatan pandangan P oleh A dan B.

Gambar 1 menunjukkan dua pengamat A dan B dengan sistem referensi masing -masing, dari mana mereka mengukur posisi dan kecepatan objek p.

Setiap pengamat A dan B mengukur posisi dan kecepatan objek P pada waktu tertentu T. Dalam relativitas klasik (atau Galilea) waktu untuk pengamat A adalah sama dengan untuk pengamat b terlepas dari kecepatan relatifnya.

Artikel ini adalah tentang relativitas klasik yang valid dan berlaku untuk sebagian besar situasi sehari -hari di mana objek memiliki kecepatan yang jauh lebih rendah daripada cahaya.

Posisi pengamat B mengenai menunjukkan sebagai R_Ba. Karena posisinya adalah jumlah vektor, kami menggunakan huruf tebal untuk menunjukkannya. Posisi objek P sehubungan dengan yang menunjukkan sebagai R_Pa dan objek yang sama tentang B tentang b R_Pb.

[TOC]

Hubungan antara posisi dan kecepatan relatif

Ada hubungan vektor antara ketiga posisi yang dapat disimpulkan dari representasi Gambar 1:

 R_Pa= R_Pb + R_Ba

Jika ekspresi sebelumnya diambil sehubungan dengan waktu T Kami akan memperoleh hubungan antara kecepatan relatif masing -masing pengamat:

Anda dapat melayani Anda: Hukum Kedua Newton: Aplikasi, Eksperimen dan Latihan

V_Pa= V_Pb + V_Ba

Dalam ungkapan sebelumnya ada kecepatan relatif P sehubungan dengan A tergantung pada kecepatan relatif P sehubungan dengan B dan kecepatan relatif B sehubungan dengan.

Demikian pula, kecepatan relatif P dapat ditulis sehubungan dengan kecepatan relatif P sehubungan dengan A dan kecepatan relatif B.

V_Pb= V_Pa + V_AB

Perlu dicatat bahwa kecepatan relatif sehubungan dengan B adalah sama dan bertentangan dengan B sehubungan dengan A:

V_AB = -V_Ba 

Ini terlihat oleh seorang anak dari mobil yang bergerak

Sebuah mobil berjalan di sepanjang jalan lurus, yang menuju dari barat ke ini, dengan cepat dari 80 km/jam sementara di arah yang berlawanan (dan di jalur lain) datang sepeda motor dengan cepat 100 km/jam.

Di kursi belakang mobil berkeliling anak yang ingin mengetahui kecepatan relatif sepeda motor yang mendekatinya. Untuk mengetahui jawabannya, anak akan menerapkan hubungan yang baru saja Anda baca di bagian sebelumnya, mengidentifikasi setiap sistem koordinat sebagai berikut:

-A adalah sistem koordinat pengamat di jalan dan sehubungan dengannya, rapides masing -masing kendaraan telah diukur.

-B adalah mobil dan P akan menjadi sepeda motor.

Jika Anda ingin menghitung kecepatan moto p sehubungan dengan mobil B, hubungan berikut akan diterapkan:

V_Pb= V_Pa + V_AB=V_Pa - V_Ba

Mengambil sebagai positif arah barat-timur yang Anda miliki:

V_Pb= (-100 km/jam - 80 km/jam) yo = -180 km/jam yo

Hasil ini ditafsirkan sebagai berikut: sepeda motor bergerak sehubungan dengan mobil dengan kecepatan 180 km/jam dan arah -yo, artinya ini di barat.

Itu dapat melayani Anda: blok aljabar: elemen, contoh, latihan terpecahkan

Kecepatan relatif antara sepeda motor dan mobil

Sepeda motor dan mobil telah melintasi masing -masing mengikuti jalur mereka. Bocah yang pergi ke kursi belakang mobil melihat sepeda motor dan sekarang ingin tahu pada kecepatan apa dia menjauh darinya, dengan asumsi bahwa sepeda motor dan mobil mempertahankan rapides yang sama seperti sebelum menyeberang.

Untuk mengetahui jawaban anak itu menerapkan hubungan yang sama yang sebelumnya digunakan:

V_Pb= V_Pa + V_AB=V _Pa - V_Ba

V_Pb= -100 km/jam yo - 80 km/jam yo = -180 km/jam yo

Dan sekarang sepeda motor bergerak menjauh dari mobil dengan kecepatan relatif yang sama dengan yang mereka dekati sebelum mereka menyeberang.

Sepeda motor yang sama dari bagian 2 kembali dengan menjaga kecepatan yang sama dengan 100 km/jam tetapi mengubah alamatnya. Artinya mobil (yang berlanjut dengan cepat 80 km/jam) dan sepeda motor keduanya bergerak ke arah yang positif.

Pada satu titik, sepeda motor melebihi mobil, dan anak yang pergi ke kursi belakang mobil ingin mengetahui kecepatan relatif sepeda motor sehubungan dengannya ketika dia melihat dia lewat di sisinya.

Untuk mendapatkan jawaban, anak itu berlaku lagi hubungan gerakan relatif:

V_Pb= V_Pa + V_AB=V_Pa - V_Ba

V_Pb= +100 km/jam yo - 80 km/jam yo = 20 km/jam yo 

Anak dari kursi belakang mengamati sepeda motor memajukan mobil dengan kecepatan 20 km/jam.

-Olahraga diselesaikan

Latihan 1

Sebuah perahu motor melintasi sungai selebar 600 m dan mengalir dari utara ke selatan. Kecepatan sungai adalah 3 m/s. Kecepatan perahu sehubungan dengan air sungai adalah 4 m/s di sebelah timur.

Dapat melayani Anda: cabang fisika klasik dan modern

(i) Temukan kecepatan perahu sehubungan dengan tepi sungai.

(ii) Tunjukkan kecepatan dan arah kapal sehubungan dengan tanah.

(iii) Hitung waktu persimpangan.

(iv) Berapa banyak yang akan pindah ke selatan sehubungan dengan titik awal.

Larutan 

Gambar 2. Perahu melintasi sungai (Latihan 1). Sumber: Made sendiri.

Ada dua sistem referensi: sistem referensi solidaritas di tepi sungai yang akan kita sebut 1 dan sistem referensi 2 yang merupakan pengamat yang mengapung di air sungai. Objek studi adalah perahu b.

Kecepatan perahu sehubungan dengan sungai ditulis dalam bentuk vektor sebagai berikut:

VB2 = 4 yo MS

Kecepatan pengamat 2 (rakit di atas sungai) sehubungan dengan pengamat 1 (di darat):

Vdua puluh satu = -3 J MS

Anda ingin menemukan kecepatan kapal sehubungan dengan tanah VB1.

VB1 = VB2 + Vdua puluh satu

Jawab i

VB1 = (4 yo - 3 J) MS   

Kecepatan kapal akan menjadi modul kecepatan sebelumnya:

|VB1| = (42 + (-3) 2) ½ = 5 m/s

Jawaban II

Dan alamatnya akan:

θ = arcan (-¾) = -36.87º 

Jawaban III

Waktu persimpangan perahu adalah rasio antara lebar sungai dan komponen x kecepatan kapal sehubungan dengan bumi.

t = (600m)/(4 m/s) = 150 s 

Jawaban IV

Untuk menghitung penyimpangan yang dimiliki kapal ke selatan, komponen dan kecepatan kapal sehubungan dengan tanah dikalikan dengan waktu persimpangan:

D = -3 J m/s * 150 s = -450 J M

Perpindahan ke Selatan sehubungan dengan titik awal adalah 450m.

Referensi

1. Giancoli, d. Fisika. Prinsip dengan aplikasi. Edisi ke -6. Prentice Hall. 80-90
2. Resnick, r. (1999). Fisik. Volume 1. Edisi ketiga dalam bahasa Spanyol. Meksiko. Perusahaan Editorial Kontinental S.KE. dari c.V. 100-120.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. 7. Edisi. Meksiko. Editor Pembelajaran Cengage. 95-100.
4. Wikipedia. Kecepatan relatif. Pulih dari: wikipedia.com
5. Wikipedia. Metode Kecepatan Relatif. Pulih dari: wikipedia.com