Γραφικές παραστάσεις στην ευθύγραμμη ομαλή κίνηση

Οι γραφικές παραστάσεις είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για να κατανοήσουμε καλύτερα την ευθύγραμμη ομαλή κίνηση. Μας επιτρέπουν να “δούμε” πώς αλλάζει η θέση ενός αντικειμένου με το πέρασμα του χρόνου και να καταλάβουμε πιο εύκολα τις σχέσεις μεταξύ των φυσικών μεγεθών που περιγράφουν την κίνηση. Με λίγα λόγια, οι γραφικές παραστάσεις μας δίνουν μια οπτική απεικόνιση της κίνησης, κάνοντας πιο εύκολη την κατανόηση και την ανάλυσή της.
Σχολικό Βιβλίο
Γραφικές παραστάσεις
Όπως είδαμε εδώ η ταχύτητα στην Ευθύγραμμη Ομαλή Κίνηση είναι σταθερή, άρα δεν αλλάζει καθώς περνάει ο χρόνος.
\[ \vec{v} = \frac{ \Delta \vec{x}}{ \Delta t}\ \mu \epsilon\ v = \sigma \tau \alpha \theta. \]
Επομένως η γραφική παράσταση της ταχύτητας σε συνάρτηση με το χρόνο θα είναι μία οριζόντια ευθεία γραμμή, παράλληλη με τον άξονα των χρόνων.
Ας υποθέσουμε πως στο πάτωμα κινείται ένα μικρό αυτοκινητάκι με σταθερή ταχύτητα \( 2 m/s \) προς τα δεξιά. Η τιμή της ταχύτητας κάθε δευτερόλεπτο παραμένει ίδια, δηλαδή \( v = +2 m/s \), όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα 1(α).
Αν το αυτοκινητάκι κινείται προς τα αριστερά τότε \( v = ‑2 m/s \) και η γραφική παράσταση αυτή τη φορά φαίνεται στο σχήμα 1(β).


Η εξίσωση κίνησης για ένα σώμα που κινείται ευθύγραμμα και ομαλά είναι \( x = x_0 + v\ t \). Από τα μαθηματικά γνωρίζουμε πως η γραφική παράσταση μίας συνάρτησης αυτής της μορφής είναι ευθεία. Ωστόσο θα εξετάσουμε αυτήν την περίπτωση αναλυτικότερα.
Ας υποθέσουμε ότι το αυτοκινητάκι του προηγούμενου παραδείγματος ξεκινάει την κίνησή του από το σημείο \( x_0 = +5 m \). Επομένως η εξίσωση κίνησής του είναι:
\[ x = 5 + 2\ t \qquad (S.I.) \tag{1} \]
Για να κάνουμε τη γραφική του παράσταση μπορούμε να φτιάξουμε έναν πίνακα τιμών χρησιμοποιώντας την εξίσωση (1).
Στο σχήμα 2(α) φαίνονται τα σημεία που αντιστοιχούν στα ζευγάρια των τιμών χρόνος — θέση και η ευθεία που διέρχεται από αυτά.
Χρόνος t (s) | θέση x (m) |
0 | 5 |
2 | 9 |
4 | 13 |
6 | 17 |
8 | 21 |
10 | 25 |
12 | 29 |
14 | 33 |

Τέλος εξετάζουμε την περίπτωση που το αυτοκινητάκι κινείται προς τα αριστερά, ξεκινώντας και πάλι από το σημείο \( x_0 = +5 m \). Η εξίσωση κίνησής του αυτή τη φορά είναι:
\[ x = 5 — 2\ t \qquad (S.I.) \tag{2} \]
Συμπληρώνουμε παλι έναν πίνακα τιμών χρησιμοποιώντας την εξίσωση (2) και σχεδιάζουμε τα σημεία που αντιστοιχούν στα ζευγάρια των τιμών χρόνος — θέση και την ευθεία που διέρχεται από αυτά. Το νέο γράφημα φαίνεται στο σχήμα 2(β).
Χρόνος t (s) | θέση x (m) |
0 | 5 |
2 | 1 |
4 | -3 |
6 | -7 |
8 | -11 |
10 | -15 |
12 | -19 |
14 | -23 |

Ας δούμε ξανά το διάγραμμα ταχύτητας — χρόνου του αυτοκινήτου, όταν αυτό κινείται προς τα δεξιά.

Για το χρονικό διάστημα 0 — 12s, η ταχύτητα διατηρείται σταθερή. Υπολογίζουμε το εμβαδόν του παραλληλογράμμου ΟΑΒΓ:
\[ Ε_{ΟΑΒΓ} = OA \cdot OB = 2 m/s \cdot 12 s = 24 m \]
Γνωρίζουμε όμως πως η μετατόπιση για το ίδιο χρονικό διάστημα θα είναι:
\[ Δx = v \cdot Δt = 2 m/s \cdot 12 s = 24 m \]
Παρατηρούμε πως η μετατόπιση του αυτοκινήτου για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, είναι ίση με το εμβαδόν που περικλείεται από την ευθεία του διαγράμματος \( υ – t \) και του άξονα του χρόνου.
Τέλος παρατηρούμε καλύτερα το διάγραμμα θέσης — χρόνου.

Υπολογίζουμε την κλίση της γραφικής παράστασης, δηλαδή της ευθείας. Από το ορθογώνιο τρίγωνο ΟΚΛ έχουμε:
\[ εφ φ = \frac{KΛ}{ΟΛ} = \frac{Δx}{Δt} = \frac{24 m}{12 s} = 24 \frac{m}{s} \]
Αυτή τη φορά διαπιστώνουμε πως η κλίση του διαγράμματος χ — t ισούται με το πηλίκο \( \frac{Δx}{Δt} \), εκφράζει δηλαδή την ταχύτητα \( υ \) του κινητού στην ευθύγραμμη ομαλή κίνηση.
Μία εφαρμογή της θεωρίας μπορείς να βρεις εδώ.
Επίλογος: Γιατί είναι σημαντικές οι γραφικές παραστάσεις;
Προσομοιώσεις
Ευθύγραμμη Ομαλή Κίνηση, από τον Ηλία Σιντσαλή.
Διαγράμματα Ομαλής Κίνησης, από τον Ηλία Σιντσαλή.
Φύλλο Εργασίας
Τράπεζα Θεμάτων
4ο Θέμα: 12354