-
Dejme tomu, že se nějaký předmět
pohybuje konstantní rychlostí 5 m/s,
-
a předpokládejme,
že se pohybuje zleva doprava,
-
abychom měli dán směr,
protože rychlost je vektor.
-
Takže předmět se pohybuje
tímto směrem.
-
A nakresleme si průběh rychlosti v čase.
-
Takže toto je moje rychlost,
-
vynáším do grafu vlastně
jen velikost rychlosti
-
a zapisuju ji jako ||v||.
(V české fyzice |v|.)
-
Takže toto je velikost rychlosti
-
a na této ose budeme mít čas.
-
Máme tedy konstantní rychlost 5 m/s,
-
tedy její velikost je 5 m/s.
-
A je konstantní, stále stejná,
– jak sekundy běží, rychlost se nemění,
-
takže předmět se pohybuje rychlostí 5 m/s.
-
Teď se zeptám: Kam doputuje
předmět za těch 5 sekund?
-
Tedy za 5 sekund.
Tady máme 1..2..3..4..5 sekund.
-
Takže jak daleko budeme po 5 sekundách?
-
Můžeme na to jít dvěma způsoby.
-
Zaprvé víme, že rychlost se rovná
posunutí za změnu času
-
a že posunutí je změna polohy,
-
takže je to vlastně změna polohy
děleno změnou času.
-
Nebo si to můžeme představit takto:
Pokud vynásobíme obě strany změnou v čase,
-
dostaneme, že rychlost krát změna času
se rovná posunutí.
-
Takže jaké bude hledané posunutí?
-
Známe rychlost – 5 m/s,
-
to je tedy rychlost.
...označme si ji barevně...
-
A známe změnu času – ta je 5 sekund.
-
A sekundy se vykrátí se sekundami
-
a dostanete 5 * 5 = 25 metrů.
-
Takže to bylo vcelku jednoduché,
-
ale zajímavé je, že výsledek
odpovídá ploše tohoto obdélníku.
-
A v tomto videu vám chci ukázat,
že v obecném případě,
-
pokud zakreslíte graf rychlosti,
tedy velikosti rychlosti,
-
můžete říct i rychlosti
v závislosti na čase,
-
já tomu zde ale budu říkat
velikosti rychlosti v čase,
-
pak plocha pod křivkou rychlosti bude
rovna ujeté vzdálenosti neboli posunutí,
-
protože posunutí
je rychlost krát změna času,
-
tedy takovýto obdélník.
-
Nakresleme si trošku jiný příklad,
kde rychlost není konstantní.
-
Nakreslím tedy situaci,
kde máme konstantní zrychlení,
-
zrychlení nechť je 1 m/s za sekundu,
jinak zapsáno 1 m/s^2,
-
a nakresleme si stejný typ grafu.
-
Uvidíme, že to tentokrát
bude vypadat trošku jinak.
-
Tady je osa rychlosti.
-
...udělám si tu trošku víc místa...
-
Takže tady je osa rychlosti
-
a budu zde vynášet velikost rychlosti,
-
tady je osa času,
-
tedy čas, vyznačme si jeho hodnoty.
-
Tedy 1...2...3...4...5...6...7...8...9...10
-
a 1...2...3...4...5...6...7...8...9...10.
-
Velikost rychlosti měříme
v metrech za sekundu,
-
čas měříme v sekundách.
-
Takže jak bude graf vypadat,
pokud bude počáteční rychlost,
-
přesněji řečeno
velikost počáteční rychlosti,
-
velikost počáteční rychlosti, tedy
prakticky má počáteční rychlost, je 0.
-
Takže moje počáteční rychlost je nulová.
-
A co se stane po jedné sekundě?
-
Po 1 sekundě budu o 1 m/s rychlejší,
takže teď jedu rychlostí 1 m/s.
-
Po 2 sekundách to bude jak?
No, zase budu o 1 m/s rychlejší.
-
Po další sekundě,
jak čas dále postupuje,
-
za každou změnu času o jednu sekundu
jsem o 1 m/s rychlejší.
-
A pokud si pamatujete na představu
„směrnice přímky“ z Algebry 1,
-
tak směrnice v tomto diagramu
přesně odpovídá zrychlení.
-
Víme, že zrychlení je rovno
změně rychlosti za změnu času.
-
Tady máme čas na vodorovné ose,
-
takže tady je změna času.
-
A tady je změna rychlosti.
-
Pokud zde zaznamenáváme změny rychlosti,
přesněji velikosti rychlosti, v čase,
-
směrnice této čáry odpovídá zrychlení.
-
A protože jsme předpokládali
konstantní zrychlení,
-
je i směrnice konstantní.
-
Takže máme rovnou čáru, ne křivku.
-
A teď si představme následující situaci.
-
Řekněme, že zrychlujeme 1 m/s^2,
a to po dobu...
-
Změna v čase bude 5 sekund.
-
A teď se vás zeptám:
Jak daleko jsme dojeli?
-
Malinko zajímavější otázka
než ta minulá, že?
-
Takže začínáme
s nulovou počáteční rychlostí
-
a pak 5 sekund zrychlujeme o 1 m/s^2,
-
takže 1...2...3...4...5. A teď jsme tady.
-
Takže po 5 sekundách sice známe rychlost,
-
ta bude 5 m/s.
-
Ale jak daleko jsme dojeli?
-
Zkusme si to představit malinko názorněji,
-
můžeme si zkusit nakreslit
takovéto obdélníčky,
-
jsme třeba zde, máme rychlost 1 m/s,
-
pokud tedy vezmu 1 m/s krát sekunda,
vyjde mi z toho nějaká malá vzdálenost.
-
A s dalším kouskem dostanu stejným
výpočtem o kousek větší vzdálenost.
-
Mohu pokračovat v kreslení obdélníčků.
-
Pak si řeknete: „Počkat!
Ty obdélníčky jsou nějak špatně,
-
protože jsem přeci po celou sekundu
nejel rychlostí 1 m/s.
-
Já přeci neustále zrychloval, takže
bych měl ty obdélníčky rozdělit na menší.“
-
A mohu je ještě dále rozdělit,
třeba po polovině sekundy.
-
Během této poloviny sekundy
budu mít takovou rychlost
-
a hýbu se touto rychlostí půl sekundy,
-
rychlost krát čas mi dá vzdálenost.
-
A stejně tak pro další polovinu sekundy
dostanu ujetou vzdálenost.
-
A tak pořad dál.
-
No, já myslím, že už vidíte,
-
že čím menší budou obdélníčky,
které nakreslíte,
-
tím víc se přiblížíte
skutečné ploše pod křivkou.
-
A stejně jako v tomto případě odpovídá
plocha pod křivkou ujeté vzdálenosti.
-
A naštěstí pro nás se toto
začíná měnit v trojúhelník
-
a my přeci umíme určit
plochu trojúhelníku.
-
Tedy plocha trojúhelníku
je rovna 1/2 krát základna krát výška,
-
což vám je doufám zřejmé –
když násobíte základnu výškou,
-
dostanete plochu celého obdélníku,
plocha trojúhelníku je přesně jeho půlka.
-
Tedy ujetá vzdálenost je v tomto případě
-
– nebo můžeme říci posunutí,
-
protože chceme zdůraznit,
že hovoříme o vektorech –
-
toto posunutí je
-
– vlastně bych měl říct velikost posunutí,
což je to samé jako vzdálenost –
-
je rovno 1/2 krát základna, která je 5 s,
krát výška, která je 5 m/s,
-
tj. krát 5 m/s.
...použiju jinou barvu...
-
Sekundy se nám pokrátí
a zůstává 1/2 krát 5 krát 5 metrů,
-
tedy 1/2 krát 25, což je 12,5 metrů.
-
A je tu ještě jedna zajímavá věc,
-
vlastně více zajímavých věcí.
-
Snad je vám již jasné, že když
vynášíte rychlost v závislosti na čase,
-
tak plocha pod křivkou za určitý čas
vám řekne, jak daleko jste dojeli.
-
Další zajímavá věc je, že směrnice křivky
vám udává zrychlení.
-
Jaká je zde tedy směrnice?
-
Tato křivka je vodorovná,
protože rychlost se nemění.
-
V tomto případě máme tedy
konstantní zrychlení.
-
Velikost tohoto zrychlení je přesně nula.
-
Rychlost se nemění.
-
Tady vpravo máme zrychlení 1 m/s^2,
-
proto je směrnice této přímky 1.
-
Další zajímavá věc je,
že i když je zrychlení konstantní,
-
můžete i tady určit vzdálenost
pomocí plochy pod křivkou.
-
Takže jsme dostali 12,5 metrů.
-
A poslední věc, kterou vám chci sdělit,
-
no, nechme ji až na další video.
-
Seznámím vás
s myšlenkou „průměrné rychlosti“
-
– teď, když už teď víme,
-
že ujetá vzdálenost je dána plochou
pod křivkou rychlosti v závislosti na čase.