Preskočiť na obsah
Chcete tieto pokusy naživo? Prinesiem ich do vašej školy ako show.Show a workshopy
Späť

Vzdelávanie · Fyzika

Pohyb

lekcia 3

Grafy pohybu

Úroveň výkladu:
základná školastredná škola, s rozšíreniami pre náročnejších

úvod

Pohyb sa dá opísať slovami, tabuľkou aj grafom. Slovami povieme, že chodec išiel do obchodu, chvíľu stál na semafore a potom zrýchlil. Tabuľka by mala desiatky čísel. Graf to ukáže naraz: hneď vidno, kedy chodec stál, kedy išiel rýchlo a kedy pomaly. Ako graf zostrojiť a čítať, sme sa naučili v lekcii Tabuľka a graf. Teraz ho použijeme na pohyb.

teória

Graf dráhy

V grafe dráhy je na vodorovnej osi čas t a na zvislej osi dráha s, ktorú teleso prešlo od začiatku merania. Z tvaru grafu prečítaš, ako sa teleso pohybovalo:

čo vidíš v grafe dráhyčo to znamená
stúpajúca priamkarovnomerný pohyb, stále rovnako rýchlo
strmšia priamkarýchlejší pohyb
vodorovná čiarateleso stojí
krivka, ktorá je stále strmšiateleso zrýchľuje
krivka, ktorá je stále plochejšiateleso spomaľuje

Pri rovnomernom pohybe je graf dráhy priamka, ktorá vychádza zo začiatku, lebo dráha je priamo úmerná času. Rýchlosť z grafu zistíš tak, že vyberieš jeden bod a dráhu vydelíš časom: keď graf prechádza bodom [20 s; 30 m], je rýchlosť v = 30 m / 20 s = 1,5 m/s.

Pozor, graf nie je obrázok cesty. Stúpajúca čiara neznamená kopec a vodorovná čiara neznamená rovinu. Graf hovorí, ako sa s časom menila dráha.

teória

Graf polohy a pohybový senzor

Pohybový senzor je malý reproduktor a mikrofón zároveň. Vyšle krátky ultrazvukový pulz, ktorý sa odrazí od telesa a vráti sa späť. Zo spiatočného času a rýchlosti zvuku senzor vypočíta, ako ďaleko je teleso, a to robí niekoľko desiatok ráz za sekundu. Počítač z toho kreslí graf polohy, teda vzdialenosti od senzora.

Graf polohy sa od grafu dráhy líši v jednej veci: keď ideš k senzoru, vzdialenosť sa zmenšuje a graf klesá. Dráha by rástla vždy, poloha môže aj klesať.

vyskúšaj si

Pohybový senzor

0 / 0

Najprv 2 s stoj, potom choď rovnomerne od senzora a na konci znova stoj. Postavička začína na začiatku modrej čiary.

012345678910012345t (s)s (m)
0 m1 m2 m3 m4 m5 m

Rýchlosť meníš aj šípkami vľavo a vpravo, medzerník postavičku zastaví.

V záložke Prejdi graf posúvaj rýchlosť postavičky tak, aby jej oranžová čiara kopírovala modrý graf. Vodorovný úsek znamená stáť, strmý úsek ísť rýchlo. V záložke Príbeh ku grafu vyber, čo sa dialo.

V príbehoch ku grafom sú aj grafy rýchlosti. Pozor na vodorovnú čiaru: v grafe polohy znamená státie, v grafe rýchlosti stálu rýchlosť.

teória

Graf rýchlosti

V grafe rýchlosti je na vodorovnej osi čas a na zvislej osi rýchlosť. Pri rovnomernom pohybe sa rýchlosť nemení, preto je graf vodorovná čiara. Teleso stojí len vtedy, keď je čiara na nule.

Z grafu rýchlosti sa dá vyčítať aj prejdená dráha. Cyklista, ktorý ide 30 s rýchlosťou 5 m/s, má pod grafom rýchlosti obdĺžnik so stranami 30 s a 5 m/s. Jeho plocha 30 · 5 = 150 je dráha v metroch, lebo s = v · t. Plocha pod grafom rýchlosti je prejdená dráha. Platí to aj vtedy, keď rýchlosť nie je stále rovnaká.

teória

Dve telesá v jednom grafe

Do jedného grafu môžeme nakresliť pohyb dvoch telies. Predstav si, že Ema vyjde z domu do školy vzdialenej 600 m rýchlosťou 1,5 m/s a v tej istej chvíli jej oproti vyjde zo školy spolužiak rýchlosťou 1 m/s. Graf polohy Emy stúpa od 0 m, graf spolužiaka klesá od 600 m. Tam, kde sa čiary pretnú, sú obaja v rovnakom čase na rovnakom mieste: stretnú sa. Stane sa to po 240 s, 360 m od Eminho domu.

Takéto úlohy sa dajú riešiť aj výpočtom, ale z grafu je hneď vidno, či a kedy sa telesá stretnú.

Pri rovnomerne zrýchlenom pohybe z pokoja je graf rýchlosti stúpajúca priamka v = a · t a graf dráhy parabola s = ½ · a · t². Z grafov vyčítaš:

  • zo strmosti grafu dráhy v danom okamihu okamžitú rýchlosť,
  • zo smernice grafu rýchlosti zrýchlenie a = Δv / Δt,
  • z plochy pod grafom rýchlosti dráhu. Pri zrýchlenom pohybe z pokoja je to trojuholník: s = ½ · t · v = ½ · a · t².

Auto, ktoré za 10 s zrýchli z pokoja na 20 m/s, má zrýchlenie 2 m/s² a prejde ½ · 10 s · 20 m/s = 100 m.

Rýchlosť môže byť aj záporná. Keď sa teleso pohybuje proti zvolenému smeru, napríklad k senzoru, graf rýchlosti je pod osou času a graf polohy klesá. Plocha pod osou času sa potom počíta so znamienkom mínus, teleso sa vracia.

rozšírenie Tachograf: graf, ktorý vodič nesfalšuje

Kamióny a autobusy v Európskej únii musia mať tachograf. Toto zariadenie nepretržite zapisuje rýchlosť vozidla a čas jazdy a prestávok. Kedysi kreslilo graf rýchlosti perom na papierový kotúč, dnes údaje ukladá do pamäte a na kartu vodiča.

Z grafu rýchlosti polícia aj zamestnávateľ vyčítajú, či vodič neprekročil povolenú rýchlosť a či dodržal prestávky. Po štyri a pol hodine jazdy musí mať vodič aspoň 45 minút prestávky, lebo unavený vodič reaguje pomalšie a predlžuje sa jeho reakčná dráha. Na grafe je prestávka úplne zreteľná: rýchlosť je nulová, čiara leží na osi času.

teória

Časté chyby

  • „Graf je obrázok cesty.“ Stúpajúca čiara neznamená kopec. Graf ukazuje, ako sa s časom menila dráha alebo rýchlosť.
  • „Vodorovná čiara v grafe dráhy znamená rovnomerný pohyb.“ Znamená státie. Rovnomerný pohyb je v grafe dráhy stúpajúca priamka.
  • „Vodorovná čiara v grafe rýchlosti znamená státie.“ Znamená stálu rýchlosť. Teleso stojí, len keď je čiara na nule.
  • „Strmší graf znamená dlhšiu cestu.“ Strmší graf dráhy znamená rýchlejší pohyb, teda viac metrov za sekundu.
  • „Priesečník dvoch grafov znamená rovnakú rýchlosť.“ V grafe polohy znamená priesečník, že telesá sú v rovnakom čase na rovnakom mieste, teda sa stretnú.

Čo sa deje, keď sa rýchlosť mení, a ako padajú telesá, ukáže ďalšia lekcia Zrýchlený pohyb a voľný pád.

nové grafy pri každej úlohe

Čítaj grafy pohybu

príklad 1

0 / 0

rozumieš tomu?

Otestuj sa

4 otázok · úroveň ZŠ4 otázok · úroveň SŠ

Kvíz: Grafy pohybu

Otázka 1/4

Čo znamená vodorovná čiara v grafe dráhy od času?

Skóre: 0

Najprv vyber odpoveď.

Chcete tento pokus naživo?

Ukážem ho vašim žiakom na chemickej show: 15 pokusov za jednu hodinu, 5 € na žiaka.

Rezervovať termín

Nahlásiť chybu

Chyba v texte, zlá odpoveď alebo niečo, čo nefunguje? Stačí pár slov.

Čo sa stalo?
vedeckeokienko.sk/

Hlásenie uvidí len správca webu. Osobné údaje sem nepatria. Ochrana osobných údajov