在竖拍是一种运动,发生力场的作用下,一般重力这一点,可以向上或向下。它也以垂直发射的名称而闻名。
最直接的例子是,用手确保向上或向下挥动球,当然要确保沿垂直方向进行。不管空气阻力如何,球跟随的运动都非常适合均匀变化的直线运动(MRUV)模型。

图1.垂直向上掷球是垂直掷球的一个很好的例子。资料来源:Pexels。
垂直射击是物理学入门课程中广泛研究的运动,因为它是一维运动的样本,这是一个非常简单且有用的模型。
该模型不仅可以用来研究物体在重力作用下的运动学,而且,正如稍后将看到的,它描述了均匀电场中粒子的运动。
公式和方程式
您需要做的第一件事是一个坐标系统,以标记原点并用字母标记,在垂直移动的情况下为字母“ y”。
接下来,选择正方向+ y,该方向通常是向上的,而-y方向通常是向下的(参见图2)。除非问题解决者另有决定,否则所有这一切都将归结为另一种选择,因为另一种选择是使运动方向为正,无论其方向如何。

图2.垂直射击中的常规标志约定。资料来源:F. Zapata。
无论如何,建议原点与发射点和或一致,因为这样可以简化方程式,尽管可以采用任何所需的位置来开始研究运动。
垂直投掷方程
建立坐标系和原点后,我们将转到方程式。描述运动的幅度为:
-初始速度v o
-加速到
-速度v
-初始位置x o
-位置x
-排量D x
-时间t
除时间以外的所有时间都是矢量,但是由于它是具有特定方向的一维运动,因此重要的是使用+或-号指示所讨论的震级所处的位置。在垂直吃水的情况下,重力始终向下,除非另有说明,否则重力将被指定为-。
以下是适用于垂直吃水的方程式,用“ x”代替“ y”,用“ a”代替“ g”。另外,将立即包含与向下的重力相对应的符号(-):
1)位置:Y = Y ö + V ö.T - ½GT 2
2)速度:v = v o -gt
3)Velocity作为位移Δ的函数ÿ:v 2 = V ö 2 - 2.g. Δ和
例子
以下是垂直拍摄的应用示例。在其决议中,必须考虑以下因素:
-“ g”的恒定值平均为9.8 m / s 2或大约10 m / s 2(如果优选),以便在不需要太多精度时便于计算。
-当v o为0时,这些方程式简化为自由落体式。
-如果发射向上,则对象需要具有允许其移动的初始速度。一旦运动,物体达到最大高度,这将取决于初始速度有多大。当然,海拔越高,手机在空中停留的时间就越多。
-对象以与投掷对象相同的速度返回到起点,但速度向下。
-对于垂直向下发射,初始速度越高,物体越快撞到地面。在此,行进距离是根据为发射选择的高度设置的。
-在垂直向上射击中,通过使上一节的公式2)中的v = 0,可以计算出移动设备达到最大高度所需的时间。这是最大时间t max:
- 通过使v = 0,从上一部分的公式3)中清除最大高度和最大值:
如果y o = 0,则减少为:
工作示例1
从18 m高的建筑物的顶部垂直向上投掷一个v o = 14 m / s 的球。球被允许继续往下走到人行道。计算:
a)球相对于地面达到的最大高度。
b)它在空中的时间(飞行时间)。

图3.从建筑物的屋顶垂直向上扔一个球。资料来源:F. Zapata。
解
为了清楚起见,该图分别显示了球的上升和下降运动,但是两者都沿着同一条直线发生。初始位置为y = 0,因此最终位置为y =-18 m。
a)从建筑物屋顶测得的最大高度为y max = v 或2 / 2g,从该声明中可以看出,初始速度为+14 m / s,则:
替代:
它是第二级方程,可以借助科学计算器或使用求解器轻松解决。解决方案是:3.82和-0.96。否定解被丢弃是因为,因为它是一个时间,它缺乏物理意义。
球的飞行时间为3.82秒。
工作示例2
从图中所示的位置开始,以初始速度v o = 30 km / s ,垂直向上投射q = +1.2毫秒(mC)且质量m = 2.3 x 10 -10 Kg 的带正电的粒子。
在带电板之间有一个均匀的电场E,电场垂直向下指向,幅度为780 N / C。如果两块板之间的距离为18厘米,颗粒是否会与顶板碰撞?忽略了粒子上的引力,因为它非常轻。

图4.带正电的粒子浸入图中的电场时,其运动类似于垂直向上投掷的球。资料来源:Wikimedia Commons的F. Zapata修改。
解
在这个问题中,电场E是产生力F和随之产生的加速度的电场。带有正电荷的粒子总是被吸引到下板上,但是,当垂直向上投射时,它将达到最大高度,然后返回到下板上,就像前面的示例中的球一样。
根据电场的定义:
在替换值之前,您需要使用此等效项:
因此,加速度为:
对于最大高度,使用上一节中的公式,但是使用以下加速度值代替“ g”:
和最大 = V 或2 / 2A =(30,000 M / S)2 /2×4.07×10 9米/秒2 = 0.11,M =11厘米
它不与上板碰撞,因为它距起点18厘米,并且粒子仅达到11厘米。
参考文献
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