Wykresy drogi i prędkości od czasu
W tej lekcji1/16
Mój kuzyn wrócił z wycieczki rowerowej i zamiast opowiadać, pokazał mi wykres z aplikacji. Spojrzałam na linię i mówię: przez dwie godziny gnałeś, potem godzinę siedziałeś na ławce, a na koniec ledwo kręciłeś pedałami, prawda? Zrobił wielkie oczy — skąd wiesz?! A ja nic nie zgadywałam. Wykres drogi to opowieść o podróży, tylko zapisana linią zamiast słowami. Dziś nauczysz się ją czytać.
Wykres drogi s(t): prosta z początku układu
Z lekcji o ruchu jednostajnym wiesz już, że wykres drogi od czasu — — jest wtedy linią prostą wychodzącą z początku układu. Wychodzi z początku, bo w chwili startu, gdy , licznik drogi też pokazuje zero.
Prędkość wyczytana z jednego punktu
- 1
Na wykresie pod spodem masz drogę samochodu w kolejnych godzinach. Wybieramy z linii jeden punkt: po 2 h samochód ma za sobą 60 km. Dzielimy drogę przez czas.
- 2
Sprawdzamy to na zupełnie innym punkcie tej samej linii: po 4 h droga wynosi 120 km.
- 3
Wyszedł ten sam wynik — i tak musi być, bo linia jest prosta. Który punkt wybierzesz, to twoja sprawa; wygodnie brać taki, z którego łatwo się dzieli.
Wszystkie 3 kroków odsłonięte.
Wykres prędkości v(t): płaska linia
Tę samą podróż można narysować inaczej: na osi pionowej zamiast drogi umieszczamy prędkość. Dla ruchu jednostajnego taki wykres jest zaskakująco nudny — to linia pozioma. Nasz samochód jedzie cały czas 30 km/h, więc jego linia leży płasko na wysokości 30. Godzina mija za godziną, a wysokość się nie zmienia — bo prędkość się nie zmienia.
- prędkość samochodu
Skarb ukryty pod płaską linią
Nudny kształt, ale kryje skarb. Zaznacz na wykresie obszar pod linią, od startu do wybranej chwili. Powstaje prostokąt: jego wysokość to prędkość , a szerokość to czas . Pole prostokąta liczy się jak zawsze — bok razy bok:
Sprawdzenie na liczbach
- 1
Bierzemy prostokąt o wysokości 30 km/h i szerokości 2 h, czyli pierwsze dwie godziny jazdy naszego samochodu. Liczymy jego pole.
- 2
Dokładnie tyle odczytaliśmy wcześniej z wykresu po dwóch godzinach. Oba wykresy opowiadają tę samą podróż, tylko każdy na swój sposób: pokazuje, gdzie jesteś, a — jak szybko jedziesz.
- 3
Jednostkę wyniku dyktują opisy osi: km/h razy h daje km, a m/s razy s daje m. Zanim pomnożysz, sprawdź, czy godziny pasują do km/h, a sekundy do m/s.
Wszystkie 3 kroków odsłonięte.
Czytamy historię z wykresu s(t)
- 1
- droga samochodu
Wykres s(t) samochodu dostawczego: jazda, postój i znowu jazda Oto wykres drogi samochodu dostawczego. Linia ma trzy wyraźne odcinki: najpierw rośnie stromo, potem biegnie poziomo, a na koniec znowu rośnie, ale łagodniej niż na początku. Czytamy ją odcinek po odcinku.
- 2
Odcinek pierwszy: w 2 godziny droga urosła od zera do 60 km. Dzielimy drogę przez czas i mamy prędkość.
- 3
Odcinek drugi: linia pozioma. Czas płynie, droga stoi na 60 km — samochód się nie rusza. To godzinny postój, na przykład rozładunek.
- 4
Odcinek trzeci: liczymy PRZYROSTY, a nie całości. Droga urosła z 60 do 100 km, czas z 3 do 5 h.
- 5
Prędkość na trzecim odcinku to przyrost drogi podzielony przez przyrost czasu. Wychodzi mniej niż na początku — i zgadza się, bo linia jest tam mniej stroma.
- 6
I cała historia jednym zdaniem: samochód jechał 30 km/h przez dwie godziny, potem godzinę stał, a na koniec jechał wolniej, 20 km/h, przez dwie godziny.
Wszystkie 6 kroków odsłonięte.
Wykres drogi motocyklisty to linia prosta wychodząca z początku układu. Odczytujesz z niej jeden punkt: po 4 h droga wynosi 240 km. Z jaką prędkością jechał motocyklista? Podaj samą liczbę w km/h.
Płaska linia — ale na którym wykresie?
Poniżej linia leży płasko przez całe dziesięć sekund. Zanim powiesz, co robi ciało, przeczytaj podpis osi pionowej: stoi tam prędkość. Ta sama płaska linia narysowana na wykresie drogi znaczyłaby coś zupełnie innego.
- prędkość
Pułapka! Dwie poziome linie, dwa różne znaczenia
To najczęstszy błąd w całym temacie wykresów ruchu. Uczeń widzi poziomą linię — taką jak ta z poprzedniego bloku, leżącą na wysokości 6 m/s — przypomina sobie, że pozioma to postój, i odpowiada: ciało stoi. Czasem trafi, a czasem powie, że stoi w miejscu samochód pędzący 90 km/h. Skąd ta wpadka?
Sto kilometrów to kiepski postój
Błąd bierze się z czytania wykresu tak, jakby na osi pionowej była droga. Ale tam nie ma drogi — jest prędkość. Linia pozioma na wysokości 50 km/h nie znaczy, że ciało tkwi w miejscu. Znaczy, że w każdej chwili pędzi 50 km/h! Przez 2 godziny takiej jazdy przejedzie km — sto kilometrów to naprawdę kiepski postój.
- prędkość
Prawdziwy postój na wykresie v(t) leży na zerze
A jak na wykresie wygląda prawdziwy postój? Prędkość wynosi zero, więc linia leży na samej osi poziomej, na wysokości 0.
- prędkość
Odruch, który rozbraja pułapkę
zanim wypowiesz choć słowo o wykresie, przeczytaj podpis osi pionowej. Jedna litera — albo — zmienia całą odpowiedź. To ten sam nawyk, który znasz z lekcji o odczytywaniu wykresów: najpierw pytania o osie, dopiero potem odczyt.
Droga ukryta w polu pod wykresem v(t)
- 1
Wykres prędkości pociągu towarowego wygląda jak dwa schodki: od 0 do 60 s linia pozioma na wysokości 20 m/s, potem od 60 do 90 s linia pozioma na wysokości 10 m/s. Pytanie: jaką drogę przebył pociąg przez całe 90 sekund?
Jak myślisz, ile wyjdzie?
- 2
Droga to pole pod wykresem, a pod schodkami kryją się dwa prostokąty. Pierwszy: wysokość 20 m/s, szerokość 60 s.
- 3
Drugi prostokąt: wysokość 10 m/s, szerokość 30 s, bo od 60 do 90 sekundy mija pół minuty.
- 4
Cała droga to suma pól obu prostokątów.
Wszystkie 4 kroków odsłonięte.
Wykres prędkości samochodu dostawczego wygląda tak: od 0 do 2 h linia pozioma na wysokości 60 km/h, od 2 do 3 h linia leży na zerze, a od 3 do 4 h biegnie poziomo na wysokości 40 km/h. Jaką łączną drogę przejechał samochód przez całe 4 godziny? Podaj samą liczbę w km.
Ściąga do zapamiętania
Wykresy s(t) i v(t) w ruchu jednostajnym — jak je czytać?
WYKRES DROGI s(t): linia prosta z początku układu. Im bardziej STROMA, tym SZYBSZY ruch. Prędkość wyliczasz z dowolnego punktu linii: droga podzielona przez czas, np. 60 km po 2 h to 30 km/h. Odcinek POZIOMY na s(t) = POSTÓJ: czas płynie, droga stoi. Na środkowym odcinku licz przyrosty: (100 - 60) km przez (5 - 3) h = 20 km/h. WYKRES PRĘDKOŚCI v(t): linia POZIOMA = JAZDA ze stałą prędkością, NIE postój! Postój na v(t) to linia leżąca na zerze. DROGA = POLE pod wykresem v(t): prostokąt o bokach v i t, czyli s = v · t, np. 30 km/h przez 2 h = 60 km; przy schodkach dodajesz pola prostokątów. HISTORIĘ z wykresu czytasz odcinek po odcinku: stromo = szybko, łagodnie = wolniej, poziomo na s(t) = postój. ZAWSZE najpierw sprawdź podpis osi pionowej: s czy v.
Sprawdź się!
Odpowiedziano na 0 z 5 pytańSkróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.
Wykresy drogi od czasu dla Ali i Bartka. Co z nich wynika?
- Ala
- Bartek
Która opowieść pasuje do tego wykresu drogi?
- droga samochodu
Jaką drogę przebył autobus przez 10 sekund?
- prędkość autobusu
Środkowy fragment linii na tym wykresie jest poziomy. Co robiło ciało między 3 a 7 sekundą?
- droga ciała
Ile wynosi prędkość pociągu?
- droga pociągu