background image

KINEMATYKA PUNKTU 

 
Poło

ż

enie punktu w przestrzeni okre

ś

lamy przez podanie jego współrz

ę

dnych. Ruch 

punktu, to zmiana poło

ż

enia punktu odniesiona (podzielona) do czasu. 

 

Pr

ę

dko

ść

 punktu mówi jak szybko zmienia si

ę

 poło

ż

enie punktu. 

Przyspieszenie punktu mówi jak szybko zmienia si

ę

 pr

ę

dko

ść

 punktu. 

Pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

ś

redni

ą

 nazywamy wektor: 

 

sr

s

v

t

=

 

0

s

s

s

= −

 

0

t

t

t

= −

 

Przyspieszeniem 

ś

rednim nazywamy wektor: 

 

sr

v

a

t

=

 

0

v

v

v

= −

 

0

t

t

t

= −

 

0

t

  – chwila pocz

ą

tkowa 

0

0

t

=

 

t

  – ko

ń

cowa chwila czasu 

t

  – przyrost czasu – przedział czasu 

0

s

  – współrz

ę

dna punktu w chwili 

0

0

t

=

, poło

ż

enie pocz

ą

tkowe 

s

  – współrz

ę

dna punktu w chwili 

t

 

s

  – przyrost współrz

ę

dnej drogowej – przyrost drogi 

v

  – pr

ę

dko

ść

 punktu 

a

  – przyspieszenie  punktu 

Ruch jednostajny punktu – je

ż

eli pr

ę

dko

ść

 punktu jest stała 

 

0

0

0

s

s

s

s

s

v

const

t

t

t

t

=

=

=

=

 

 

0

s

s

vt

= +

 

– 

równanie ruchu jednostajnego 

Ruch jednostajnie zmienny punktu – je

ż

eli przyspieszenie punktu jest stałe 

 

0

0

0

v v

v v

v

a

const

t

t

t

t

=

=

=

=

 

 

– równanie pr

ę

dko

ś

ci w ruchu jednostajnie zmiennym 

– równanie ruchu jednostajnie zmiennego 

 

0

s

0

v

a

 – to wielko

ś

ci, które mog

ą

 by

ć

 dodatnie b

ą

d

ź

 ujemne 

0

2

0

0

1

2

v

v

at

s

s

v t

at

= +

= +

+



background image

Ruch punktu po okr

ę

gu – mo

ż

e by

ć

 jednostajny lub jednostajnie zmienny 

v

 – pr

ę

dko

ść

 punktu jest zawsze styczna do toru 

2

n

v

a

r

=

 –  przyspieszenie normalne, zawsze skierowane 

do 

ś

rodka krzywizny toru 

a

τ

 – przyspieszenie styczne – zawsze styczne do toru 

 

 

 

n

a

a

τ

 – zawsze 

s

r

ϕ

=

v

r

ω

=

a

r

τ

ε

=

2

n

a

r

ω

=

 

ω

  – pr

ę

dko

ść

 k

ą

towa promienia 

r

 

ε

  – przyspieszenie k

ą

towe promienia 

r

 

ϕ

  – k

ą

t obrotu promienia 

r

 

0

t

ϕ ϕ ω

=

+

   

 – ruch jednostajny promienia 

r

 

 

 – pr

ę

dko

ść

 k

ą

towa promienia 

r

 w ruchu jednostajnie zmiennym 

– równanie ruchu jednostajnie zmiennego promienia 

r

 

 

Rzut pionowy punktu 

2

0

1

2

y

v t

g t

=

 

– równanie ruchu 

0

v

v

g t

= −

 

 

– równanie pr

ę

dko

ś

ci 

2

10

m

g

s

 

 

– przyspieszenie ziemskie 

 

 

Rzut poziomy 

0

2

1

2

x

v t

y

H

g t

=

= −



 

równania ruchu 

0

x

y

v

v

v

g t

=



= −



 

 

równania pr

ę

dko

ś

ci 

L

  – zasi

ę

g rzutu 

 

 

0

2

0

0

1

2

t

t

t

ω ω ε

ϕ ϕ ω

ε

=

+

=

+

+



background image

Rzut uko

ś

ny 

 

0

2

0

cos

1

sin

2

x

v

t

y

v

t

g t

α

α

=

=



 

równania ruchu 

0

0

cos

sin

x

y

v

v

v

v

g t

α

α

=



=



 

 

równania pr

ę

dko

ś

ci 

H

  – maksymalna wysoko

ść

 rzutu 

L

  – zasi

ę

g rzutu 

 

Zadania 

1.  Dwa  pojazdy  poruszaj

ą

  si

ę

  wzdłu

ż

  tej  samej  drogi.  Pojazd  A  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

1

50

v

km h

=

,  pojazd  B  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

2

30

v

km h

=

.  Przy  drodze  znajduj

ą

  si

ę

  dwie 

miejscowo

ś

ci  M

1

  i  M

2

  odległe  od  siebie  o  100  km.  Wyznacz  odległo

ść

  mi

ę

dzy 

pojazdami: 
a)  je

ś

li  wyruszyły  z  miejscowo

ś

ci  M

1

  w  tej  samej  chwili  i  poruszaj

ą

  si

ę

  w  tym 

samym kierunku; 

b)  je

ś

li  wyruszyły  z  miejscowo

ś

ci  M

1

  w  tej  samej  chwili  i  poruszaj

ą

  si

ę

 

w przeciwnych kierunkach. 

Pojazd  A  wyruszył  z  M

1

  w  kierunku  M

2

,  pojazd  B  z  M

2

  w  tej  samej  chwili 

i poruszaj

ą

 si

ę

 w tym samym kierunku. Wyznacz gdzie i kiedy si

ę

 spotkaj

ą

2.  Pojazd  A  wyruszył  z  miejscowo

ś

ci  M

1

  w  kierunku  M

2

  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

1

70

v

km h

=

 

a pojazd  B  z  miejscowo

ś

ci  M

2

  w  kierunku  M

1

  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

2

50

v

km h

=

Odległo

ść

  mi

ę

dzy  miejscowo

ś

ciami  wynosi  240  km.  Gdzie  i  kiedy  spotkaj

ą

  si

ę

 

pojazdy? 

3.  Zaznacz  na  rysunku  poło

ż

enie  i  wektor  pr

ę

dko

ś

ci  punktu  w  chwilach 

0

0

t

=

1

1

t

s

=

2

2

t

s

=

 je

ż

eli: 

a) 

2

3 [ ]

s

t m

= +

 

b) 

2

3 [ ]

s

t m

= − +

 

c) 

2

3 [ ]

s

t m

= −

 

d) 

2

3 [ ]

s

t m

= − −

 

background image

4.  Poci

ą

g  o  długo

ś

ci 

120

l

m

=

  porusza  si

ę

  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

1

50

v

km h

=

.  Jak  długo 

b

ę

dzie mijał człowieka: 

a)  stoj

ą

cego przy torze; 

b)  poruszaj

ą

cego si

ę

 z pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

2

10

v

km h

=

 w stron

ę

 przeciwn

ą

 do pr

ę

dko

ś

ci 

poci

ą

gu. 

5.  Pojazd  przejechał  pewien  odcinek 

drogi w ci

ą

gu 

50 min

 z pr

ę

dko

ś

ci

ą

 jak 

na  wykresie.  Ustal  jego  pr

ę

dko

ść

 

ś

redni

ą

6.  Ci

ęż

ki pojazd wyruszył z miejsca postoju z pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

27 km h

, a 

3 min .

 pó

ź

niej 

wyjechał za nim goniec na motocyklu by dostarczy

ć

 informacj

ę

. Obliczy

ć

 po jakim 

czasie  i  w  jakiej  odległo

ś

ci  od  miejsca  postoju  goniec  dogoni  pojazd,  je

ż

eli 

pr

ę

dko

ść

 motocyklisty wynosiła 

72 km h

7.  Łód

ź

  płyn

ą

c  w  gór

ę

  rzeki  (pod  pr

ą

d)  z  jednej  miejscowo

ś

ci  do  drugiej  odległych 

30km

pokonuje t

ą

 odległo

ść

 w czasie 

45 min

, a płyn

ą

c w dół rzeki (z pr

ą

dem) – 

w  czasie 

30 min

.  Obliczy

ć

  pr

ę

dko

ść

  łodzi  wzgl

ę

dem  wody  oraz  pr

ę

dko

ść

  nurtu 

rzeki. 

8.  Prom  przepływa  w  poprzek  rzeki  z  przystani  A  do  B  le

żą

cych  na  jednej  linii 

prostopadłej  do  nurtu  rzeki.  Pr

ę

dko

ść

  nurtu  rzeki 

2

r

v

km h

=

,  pr

ę

dko

ść

  promu 

wzgl

ę

dem wody 

4

p

v

km h

=

. Pod jakim k

ą

tem do linii brzegu ma płyn

ąć

 prom by 

trafił do przeciwległej przystani, je

ż

eli szeroko

ść

 rzeki 

100 3

d

m

=

9.  Pojazd  ruszył  z  miejsca  i  ruchem  jednostajnie  przyspieszonym  przebył  drog

ę

 

200

s

m

=

,  osi

ą

gaj

ą

c  pr

ę

dko

ść

  ko

ń

cow

ą

 

10

v

m s

=

.  Oblicz  przyspieszenie 

pojazdu oraz czas w jakim to si

ę

 zdarzyło. 

10. Pojazd  jad

ą

cy  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

0

30

v

m s

=

  zahamował  w  czasie 

15

t

s

=

.  Oblicz 

drog

ę

 hamowania. 

11. Punkt porusza si

ę

 ze stanu spoczynku z przyspieszeniem 

2

4

a

m s

=

. Oblicz jak

ą

 

b

ę

dzie miał 

ś

redni

ą

 pr

ę

dko

ść

 w ci

ą

gu pierwszych 5 sekund od 

0

t

 do 

1

t

 i w ci

ą

gu 

kolejnych 5 sekund od 

1

t

 do 

2

t

0

0

t

=

1

5

t

s

=

2

10

t

s

=

 

12. Z  balonu  na  wysoko

ś

ci 

500

H

m

=

  odczepiono  worek  z  piaskiem,  który  spada 

swobodnie. 

a)  jak długo b

ę

dzie spadał worek. 

b)  z jak

ą

 pr

ę

dko

ś

ci

ą

 zetknie si

ę

 z ziemi

ą

c)  jak

ą

 pr

ę

dko

ść

 b

ę

dzie miał w połowie wysoko

ś

ci. 

d)  okre

ś

l jego poło

ż

enie i pr

ę

dko

ść

 w chwili 

1

5

t

s

=

background image

13. Kamie

ń

  został  wyrzucony  w  gór

ę

  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

0

20

v

m s

=

.  Oblicz  wysoko

ść

  na 

jak

ą

  si

ę

  wzniesie  oraz  czas  wznoszenia.  Jak  długo  kamie

ń

  b

ę

dzie  spadał  z  tej 

wysoko

ś

ci i jak

ą

 b

ę

dzie miał pr

ę

dko

ść

 w chwili upadku? 

14. Rozwi

ąż

  zadanie  Galileusza:  z  punktu  A  le

żą

cego  na 

obwodzie  koła  o 

ś

rednicy 

d

  w  płaszczy

ź

nie  pionowej 

poprowadzono  ci

ę

ciwy.  Traktuj

ą

c  ka

ż

d

ą

  z  nich  jako 

równi

ę

 oblicz ile czasu b

ę

dzie si

ę

 zsuwa

ć

 z punktu A bez 

tarcia ciało zanim osi

ą

gnie obwód koła. 

15. W 

chwili, 

gdy 

autobus 

jad

ą

cy 

ruchem 

jednostajnym 

pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

1

20

v

m s

=

przeje

ż

d

ż

ał obok stoj

ą

cego samochodu, ten ruszył z przyspieszeniem 

2

2

a

m s

=

  w  pogoni  za  autobusem.  Kiedy,  gdzie  i  z  jak

ą

  pr

ę

dko

ś

ci

ą

  samochód 

dogoni autobus? 

16. Jakie  przyspieszenie  normalne  ma  samochód  poruszaj

ą

cy  si

ę

  na  zakr

ę

cie 

o promieniu krzywizny 

200

r

m

=

 z pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

0

10

v

m s

=

17. Karuzela wykonuje w ci

ą

gu minuty 

30

n

=

 obrotów. Oblicz jak

ą

 pr

ę

dko

ść

 liniow

ą

 

i przyspieszenie normalne ma człowiek, który siedzi na karuzeli. Promie

ń

 toru, po 

którym porusza si

ę

 człowiek wynosi

4

r

m

=

18. Wagon  został  wepchni

ę

ty  na  pochylni

ę

  o  nachyleniu  3%  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

0

18

v

km h

=

. Obliczy

ć

 drog

ę

, jak

ą

 przeb

ę

dzie wagon do chwili zatrzymania. 

19. Pocisk wystrzelono poziomo z pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

0

2 10

v

m s

=

 z wysoko

ś

ci 

100

H

m

=

Wyznaczy

ć

 czas, po jakim pocisk spadnie na ziemi

ę

 oraz k

ą

t nachylenia wektora 

pr

ę

dko

ś

ci do pionu w chwili zetkni

ę

cia pocisku z ziemi

ą

20. Pod  jakim  k

ą

tem  do  poziomu  trzeba  rzuci

ć

  ciało  aby  zasi

ę

g  rzutu  równał  si

ę

 

najwi

ę

kszej wysoko

ś

ci na jak

ą

 si

ę

 wzniesie? 

21. Pocisk  wystrzelono  pod  k

ą

tem 

60

α

=

  do  poziomu  z  pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

400 m s

Wyznacz  maksymaln

ą

  wysoko

ść

  na  jak

ą

  wzniesie  si

ę

  pocisk,  czas  do  chwili 

upadku, zasi

ę

g rzutu, pr

ę

dko

ść

 z jak

ą

 pocisk uderzy w ziemi

ę