Το to είναι χρονική στιγμή,όχι θέση.
Έπειτα η άσκηση ζητάει
θέση . Τις μετατοπίσεις τις μετράμε πάντα ως τελική
θέση μείον αρχική
θέση. Τις
θέσεις τις μετράμε πάντα ως προς την αναφορά μας(την αρχή του συστήματος συντεταγμένων)
. Γενικά πιστεύω οτι μόνος σου μπέρδεψες τα μπούτια σου εδώ λοιπόν.
Η άσκηση λέει οτι τα δύο σώματα την χρονική στιγμή to βρίσκονται στην θέση x1(to) = χο = d
χ1(to) = χο = d
Όπου d > 0.
Τα διαγράμματα δίνουν σταθερές ταχύτητες :
u1(t) = 2u1
u2(t) = -u1
Όπου u1 > 0. Προσοχή u1(t) είναι συνάρτηση, αλλά το u1 είναι στεθρά.
Επειδή λοιπόν οι ταχύτητες είναι σταθερές συναρτήσει του χρόνου ισχύει :
u = Δx/Δt.
Η άσκηση μας λέει οτι η μετατόπιση του οχήματος Α στο χρονικό διάστημα
Δt = t1 - to ( με t1 φυσικά μεγαλύτερο του to, ως μεταγενέστρερος χρόνος) , θα είναι Δχ1 = 4d.
Και μας ζητείται να βρούμε την θέση χ2 του σώματος Β συναρτήσει του d. Μια καθολική μεταβλητή στην φυσική που συνδέει όλα τα φαινόμενα σχεδόν κατά κάποιον τρόπο είναι ο χρόνος. Έτσι λοιπόν πρέπει να αξιοποιήσουμε τις εξισώσεις κίνησης του κάθε σώματος και να συσχετίσουμε την μετατόπιση Δχ1 του σώματος Α που περιέχει το d με αυτή του σώματος Β που περιέχει το Δχ2. Οι εξισώσεις είναι οι εξής :
u1(t) = 2u1 = Δx1/Δt = 4d/Δt
u2(t) = -u1 = Δx2/Δt
Λύνοντας την πρώτη ως προς τον χρόνο έχουμε :
Δt = 4d/2u1 = 2d/u1
Αντικαθιστώντας στην δεύτερη :
-u1 = Δχ2/Δt =>
Δχ2 = -u1*(2d/u1) =>
Δx2 = -2d
Για να βρούμε την θέση λοιπόν του σώματος Β την χρονική στιγμή t1 :
x2(t1) = xo + Δx2 = d - 2d = -d
Όπου xo η αρχική θέση του σώματος Β. Και προσοχή κάναμε αλγεβρικό άθροισμα, οπότε τόσο θέση όσο και μετατόπιση έχουν πρόσημο (θετικό ή αρνητικό).
Ούτως η άλλως στην ευθύγραμμη ομαλή κίνηση που είναι υποπερίπτωση της γενικότερης ευθύγραμμης ομαλά επιταχυνόμενης κίνησης(για α = 0 m/s²) ισχύει :
χ = xo + uoΔt + 0.5αΔt²
Όπου :
x : η θέση μια οποιαδήποτε χρονική στιγμή t.
χο : η θέση την χρονική στιγμή to(την οποία συνήθως ορίζουμε ως 0 s αλλά δεν είναι απαραίτητο).
Δt : η χρονική μεταβολή
uo : Η ταχύτητα την χρονική στιγμή to(την οποία όπως αναφέραμε συνήθως για ευκολία θεωρούμε ως 0 s αλλά δεν είναι απαραίτητο).
Για α = 0 m/s² λοιπόν καταλήγουμε στην εξίσωση της θέσης για την ευθύγραμμη ομαλή κίνηση :
x = xo + uoΔt
Και εαν πάμε την αρχική θέση αριστερά :
x-xo = uoΔt
Έχουμε την μεταβολή την μετατόπιση Δx :
Δx = uoΔt
Προσοχή λοιπόν με τους συμβολισμούς. Το x αναφέρεται σε θέση πάντα και σε συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Και η θέση μετριέται πάντα ως προς την αρχή των αξόνων. Το Δx είναι μετατόπιση/μεταβολή θέσης η οποία συμβαίνει σε αντίστοιχο χρονικό διάστημα Δt και μετριέται πάντα ως διαφορά μεταξύ μιας τελικής και μιας αρχικής θέσης.
Για όσους έχουν μια περιέργεια να μάθουν κάτι παραπάνω, πέρα απο τα πλαίσια του λυκείου για να δέσουν λίγο τις έννοιες στο μυαλό τους αφήνω και αυτό :
Spoiler
Για μη σταθερές επιταχύνσεις κάποιος θα μπορούσε να επεκτείνει τον τύπο για την θέση ως :
χ = xo + uoΔt + 0.5αΔt² + (1/6)jΔt³ + (1/24)s(Δt)^4 + (1/120)c(Δt)^5 + (1/720)p(Δt)^6 + ... (συνεχίζει με όρους Δt^n όπου το n φτάνει πάει στο άπειρο)
Όπου j είναι ο ρυθμός μεταβολής της επιτάχυνσης(=Δα/Δt) υπολογισμένος την χρονική στιγμή to, και ονομάζεται jerk, s o ρυθμός μεταβολής του jerk(=Δj/Δt), υπολογισμένος την χρονική στιγμή to και ονομάζεται snap...κτλπ. αυτοί οι ρυθμοί μεταβάλλονται γενικά με τον χρόνο, για αυτό λέω υπολογισμένοι μια στιγμή αναφοράς. Και για αυτό λέω μικρές χρονικές μεταβολές. Διότι εάν ξεφύγουμε πολύ, οι τιμές τους δεν είναι πλέον αντιπροσωπευτικές αφού αυτοί οι ρυθμοί θα έχουν αλλάξει σημαντικά, και η προσέγγιση δεν θα ισχύει.
Όσους περισσότερους τέτοιους όρους λαμβάνει κανείς υπόψιν, τόσο πιο μεγάλη ακρίβεια έχει στην εκτίμηση της θέσης ενός κινητού που εκτελεί περίπλοκη κίνηση, με μη σταθερή επιτάχυνση. Αρκεί βέβαια η χρονική μεταβολή να είναι μικρή, αλλιώς πρέπει να υπολογιστούν πάλι οι ρυθμοί μεταβολης.
Ένα σώμα για να επιδείξει χαοτική συμπεριφορά, δηλαδή τόσο περίπλοκη σαν να φαίνεται σχεδόν τυχαία ή μη προβλέψιμη(ευαισθησία στις αρχικές συνθήκες απο μαθηματικής άποψης) , πρέπει να έχει τουλάχιστον μη μηδενικό το jerk, δηλαδή πρέπει τουλάχιστον να μην έχει σταθερή επιτάχυνση.
Εαν ένα σώμα τώρα έχει σταθερή επιτάχυνση τότε επειδη ο ρυθμός μεταβολής μιας σταθερής ποσότητας είναι 0(εφόσον αυτή δεν μεταβάλλεται), το j = 0 κάθε χρονική στιγμή. Επομένως ο ρυθμός μεταβολής του jerk, δηλαδή το snap : s, θα είναι επίσης μηδέν κ.ο.κ. Οπότε καταλήγουμε στην γνωστή σχέση :
χ = xo + uoΔt + 0.5αΔt²