กลศาสตร์การเคลื่อนที่ (Kinematics) คือการศึกษาการเคลื่อนที่โดยไม่คำนึงถึงแรง สมการ SUVAT สี่สมการ (ตั้งชื่อตามตัวแปรที่ใช้) ช่วยให้คุณแก้หาค่าที่ไม่ทราบเมื่อรู้ค่าสามในห้าตัวแปร ได้แก่ การกระจัด (s) ความเร็วต้น (u) ความเร็วปลาย (v) ความเร่ง (a) และเวลา (t)
สมการ SUVAT สี่สมการ
v = u + at
s = ut + ½at²
v² = u² + 2as
s = ½(u + v)t
นิยามของตัวแปร
- s = การกระจัด (เมตร)
- u = ความเร็วต้น (เมตร/วินาที)
- v = ความเร็วปลาย (เมตร/วินาที)
- a = ความเร่ง (เมตร/วินาที²)
- t = เวลา (วินาที)
ตัวอย่างทีละขั้นตอน: การตกอิสระ
โยนลูกบอลจากความสูง 45 เมตร (u = 0) ใช้เวลานานเท่าไรจึงถึงพื้น และความเร็วขณะกระทบคืออะไร? (g = 9.81 เมตร/วินาที²)
หาเวลา: s = ut + ½at² 45 = 0 + ½ × 9.81 × t² t² = 45 / 4.905 = 9.17 t = 3.03 วินาที
หาความเร็วกระทบ: v = u + at v = 0 + 9.81 × 3.03 = 29.7 เมตร/วินาที (ประมาณ 66 mph)
ตัวอย่างระยะเบรก
รถยนต์ที่ความเร็ว 60 mph (26.8 เมตร/วินาที) เบรกด้วยความหน่วง −7.5 เมตร/วินาที²:
v² = u² + 2as → 0 = 26.8² + 2(−7.5)s s = 26.8² / (2 × 7.5) = 718.24 / 15 = 47.9 เมตร (ประมาณ 157 ฟุต)
ความเร็วเฉลี่ยเทียบกับความเร็วชั่วขณะ
ความเร็วเฉลี่ย = การกระจัดรวม / เวลารวม (ครอบคลุมทั้งการเดินทาง) ความเร็วชั่วขณะ = ความเร็ว ณ ช่วงเวลาเฉพาะ (สิ่งที่มาตรวัดความเร็วแสดง)
ใช้เครื่องคำนวณกลศาสตร์ของเราเพื่อแก้ค่าตัวแปร SUVAT ใดๆ