Math ClubMath Club
v1 · padrão canônico

Lekcja 28 — Zastosowania wektorów w fizyce

Siły, przemieszczenie, prędkość, przyspieszenie. Rozkład na równi pochyłej. Równowaga statyczna.

Used in: 1.º ano do EM (16 anos) · Equiv. Physik Klasse 10 alemã · Equiv. Physics I japonês · H2 Physics singapurense

Fi=ma\sum \vec{F}_i = m \vec{a}
Choose your door

Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Wektory w mechanice

Zasady fundamentalne

  1. Równowaga statyczna: Fi=0\sum \vec F_i = \vec 0 (obiekt w spoczynku lub w ruchu jednostajnym prostoliniowym).
  2. II zasada dynamiki Newtona: Fi=ma\sum \vec F_i = m \vec a.
  3. Rozkład: dla równi pochyłej o nachyleniu θ\theta, grawitacja g=gȷ^\vec g = -g\hat\jmath rzutuje się na gsinθ-g\sin\theta równolegle (zsuwanie) i gcosθ-g\cos\theta normalnie.

Praca i energia

  • Praca: W=FdW = \vec F \cdot \vec d.
  • Moc: P=FvP = \vec F \cdot \vec v.

Kinematyka wektorowa

  • Położenie: r(t)\vec r(t).
  • Prędkość: v(t)=dr/dt\vec v(t) = d\vec r/dt.
  • Przyspieszenie: a(t)=dv/dt\vec a(t) = d\vec v/dt.

Dla ruchu jednostajnie przyspieszonego: r(t)=r0+v0t+12at2\vec r(t) = \vec r_0 + \vec v_0 t + \frac{1}{2} \vec a t^2

Exercise list

30 exercises · 7 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 10
  1. Ex. 28.1Application
    Wypadkowa F1=(3,4)\vec F_1 = (3, 4) N i F2=(1,2)\vec F_2 = (-1, 2) N.
  2. Ex. 28.2Application
    Dla równowagi F1+F2+F3=0\vec F_1 + \vec F_2 + \vec F_3 = \vec 0 przy F1=(5,0)\vec F_1 = (5, 0), F2=(3,4)\vec F_2 = (-3, 4). Oblicz F3\vec F_3.
  3. Ex. 28.3Application
    Masa 10 kg na równi 30°. Siła równoległa do równi (grawitacja): mgsin30°mg \sin 30° = ?
  4. Ex. 28.4Application
    Masa w spadku swobodnym: F=(0,mg)\vec F = (0, -mg), a=(0,g)\vec a = (0, -g).
  5. Ex. 28.5Application
    Blok na gładkiej równi 45°. Przyspieszenie podczas zsuwania: gsin45°=g2/2g \sin 45° = g\sqrt 2/2.
  6. Ex. 28.6ApplicationAnswer key
    Wypadkowa prędkość łodzi vb=(0,4)\vec v_b = (0, 4) km/h na rzece z prądem vc=(3,0)\vec v_c = (3, 0) km/h.
  7. Ex. 28.7Application
    Czas przepłynięcia rzeki o szerokości 800 m: zależy tylko od vbȷ^=4\vec v_b \cdot \hat\jmath = 4 km/h.
  8. Ex. 28.8Application
    Praca F=(5,3)\vec F = (5, 3) N do przesunięcia obiektu o d=(4,0)\vec d = (4, 0) m.
  9. Ex. 28.9Application
    Praca siły prostopadłej do przemieszczenia: zero.
  10. Ex. 28.10Application
    Dla liny ciągnącej F=100\vec F = 100 N pod kątem 30° nad poziom na wózku, który przemieszcza się o d=(10,0)\vec d = (10, 0) m: W=?W = ?
  11. Ex. 28.11ApplicationAnswer key
    Średnie przyspieszenie: a=(vfvi)/Δt\vec a = (\vec v_f - \vec v_i)/\Delta t. Dla vi=(10,0)\vec v_i = (10, 0), vf=(10,5)\vec v_f = (10, 5), Δt=2\Delta t = 2s: a\vec a?
  12. Ex. 28.12Application
    Tor pocisku przy a=(0,g)\vec a = (0, -g) z v0=(v0cosθ,v0sinθ)\vec v_0 = (v_0 \cos\theta, v_0 \sin\theta).
  13. Ex. 28.13Application
    Czas lotu pocisku wystrzelonego pod kątem 45° z v0=20v_0 = 20 m/s.
  14. Ex. 28.14ApplicationAnswer key
    Zasięg poziomy tego samego pocisku.
  15. Ex. 28.15Application
    Maksymalna wysokość pocisku.
  16. Ex. 28.16Application
    Blok na równi z tarciem: siła tarcia f=μN=μmgcosθf = \mu N = \mu mg \cos\theta przeciw ruchowi.
  17. Ex. 28.17Application
    Przy jakim θ\theta blok zaczyna się ślizgać (tarcie statyczne μs=0,3\mu_s = 0{,}3)? θ=arctanμs\theta = \arctan \mu_s.
  18. Ex. 28.18Application
    Wektor jednostkowy w kierunku ruchu v=(3,4)\vec v = (3, 4).
  19. Ex. 28.19Application
    Rozkład (10,0)(10, 0) N wzdłuż równi 30°30°: 10cos30°10 \cos 30° wzdłuż, 10sin30°10 \sin 30° normalnie.
  20. Ex. 28.20Application
    W równowadze, prosta kratownica: węzeł z 3 siłami. Obliczyć naprężenia.
  21. Ex. 28.21ModelingAnswer key
    Samolot 800 km/h kierunek północ przy wietrze 100 km/h ze wschodu. Wypadkowa prędkość (moduł + kąt).
  22. Ex. 28.22ModelingAnswer key
    Aby powyższy samolot leciał na prawdziwą północ — jaki kurs ma utrzymywać?
  23. Ex. 28.23ModelingAnswer key
    Równia pochyła 20°, masa 5 kg, tarcie μ=0,25\mu = 0{,}25. Wypadkowa siła równoległa?
  24. Ex. 28.24Modeling
    Linoskoczek na linie, ciężar W=600W = 600 N. Naprężenie po każdej stronie liny gdy tworzy ona kąt 5° z poziomem.
  25. Ex. 28.25Modeling
    Kratownica w kształcie odwróconego V z 2 linami podtrzymującymi 1000 kg, każda lina pod 30°30° od pionu. Naprężenie w każdej linie.
  26. Ex. 28.26ModelingAnswer key
    Samochód na zakręcie: siła dośrodkowa Fc=mac\vec F_c = m \vec a_c wskazuje środek. Dla 1.000 kg przy 60 km/h na zakręcie o promieniu 100 m: Fc=?F_c = ?
  27. Ex. 28.27Modeling
    Rakieta wystrzelona pod kątem 60° z v0=100v_0 = 100 m/s. Wektorowa trajektoria r(t)\vec r(t).
  28. Ex. 28.28Modeling
    Dron z silnikiem do góry Fm=(0,F)\vec F_m = (0, F) przeciw ciężarowi P=(0,mg)\vec P = (0, -mg) i poziomemu wiatrowi V=(V,0)\vec V = (V, 0). Wypadkowa.
  29. Ex. 28.29Modeling
    Pojazd elektryczny pod górę: silnik Fm\vec F_m + tarcie Ff\vec F_f + grawitacja równoległa mgsinθ-mg\sin\theta = mam\vec a.
  30. Ex. 28.30Modeling
    W grach cyfrowych pocisk podlega równaniom wektorowym — zaimplementuj aktualizację rn+1=rn+vnΔt\vec r_{n+1} = \vec r_n + \vec v_n \Delta t, vn+1=vn+aΔt\vec v_{n+1} = \vec v_n + \vec a \Delta t.

Źródła tej lekcji

  • University Physics (Volume 1) — OpenStax · 2016 · EN · CC-BY · rozdz. 4-6: kinematyka wektorowa i prawa Newtona. Źródło podstawowe.
  • Linear Algebra Done Right — Sheldon Axler · 2024, 4. wyd. · EN · CC-BY-NC · rozdz. 1: wektory w geometrii.
  • Active Calculus — Matt Boelkins · 2024, wyd. 2.0 · EN · CC-BY-NC-SA · rozdz. 9: rachunek wektorowy.

Updated on 2026-04-29 · Author(s): Clube da Matemática

Found an error? Open an issue on GitHub or submit a PR — open source forever.