Motion in a Plane - Mind Map

Jul 20, 2024

рдлрд┐рдЬрд┐рдХреНрд╕ рд╡рд╛рд▓рд╛ - рдореЛрд╢рди рдЗрди рдЕ рдкреНрд▓реЗрди - рдорд╛рдЗрдВрдб рдореИрдк

рдЯреЙрдкрд┐рдХреНрд╕

  • рдкреНрд░реЛрдЬреЗрдХреНрдЯрд╛рдЗрд▓ рдореЛрд╢рди
  • рд░рд┐рд▓реЗрдЯрд┐рд╡ рдореЛрд╢рди
  • рд╕рд░реНрдХреБрд▓рд░ рдореЛрд╢рди рдХреА рдХрд╛рдпрдирд╛рдореИрдЯрд┐рдХреНрд╕

2D рдореЗрдВ рдореЛрд╢рди рдХреЗ рдлреЙрд░реНрдореВрд▓реЗ

  • рдореЛрд╢рди рдХреЗ рдПрдХреНрд╡реЗрд╢рди:
    • v = u + at
    • рдЬрдм рдПрдХреНрд╕реЗрд▓реЗрд░реЗрд╢рди рдХрд╛рдВрд╕реНрдЯреЗрдВрдЯ рд╣реЛрддрд╛ рд╣реИ рддрднреА рдпреЗ рдлреЙрд░реНрдореВрд▓реЗ рд▓рдЧрддреЗ рд╣реИрдВред
  • рдПрдХреНрд╕ рдФрд░ рд╡рд╛рдИ-рдПрдХреНрд╕рд┐рд╕ рдореЗрдВ рдПрдХреНрд╡реЗрд╢рди рдЕрд▓рдЧ-рдЕрд▓рдЧ рд╣реЛрдВрдЧреА:
    • v_x = u_x + a_x * t
    • s_x = u_x t + 1/2 a_x t┬▓
    • v_x┬▓ = u_x┬▓ + 2a_x s_x

рд╕рд░реНрдХреБрд▓рд░ рдореЛрд╢рди

  • Linear acceleration (╬▒)
  • ╬й (Angular velocity)
  • ╬╕ (Angular displacement)
  • рддрдм рднреА рд╡рд╣реА рдлреЙрд░реНрдореВрд▓рд╕ рд▓рд╛рдЧреВ рд╣реЛрдВрдЧреЗ рдЬреИрд╕реЗ рд▓реАрдирд┐рдпрд░ рдореЛрд╢рди рдореЗрдВ рд╣реЛрддреЗ рд╣реИрдВ, рдмрд╕ рд╡реЗ рдПрдВрдЧреБрд▓рд░ рд╡реЗрд░рд┐рдПрдмрд▓реНрд╕ рдореЗрдВ рдХрдиреНрд╡рд░реНрдЯ рд╣реЛ рдЬрд╛рдПрдВрдЧреЗред

Projectile Motion

рдЧреНрд░рд╛рдЙрдВрдб рдЯреВ рдЧреНрд░рд╛рдЙрдВрдб рдкреНрд░реЛрдЬреЗрдХреНрдЯрд╛рдЗрд▓

  • Initial velocity components: u_x = u cos ╬╕, u_y = u sin ╬╕
  • Time of flight: T = 2u sin ╬╕ / g
  • Maximum height: H = u┬▓ sin┬▓ ╬╕ / 2g
  • Range: R = u┬▓ sin 2╬╕ / g
  • рдЬрдм ╬╕ = 45┬░, рддрдм рд░реЗрдВрдЬ рдореИрдХреНрд╕рд┐рдордо рд╣реЛрддреА рд╣реИред
  • рдкреНрд░реЛрдЬреЗрдХреНрдЯрд╛рдЗрд▓ рдореВрд╡рдореЗрдВрдЯ рдкреИрд░рд╛рдмреЛрд▓рд┐рдХ рдЯреНрд░рд╛рдЬреЗрдХреНрдЯрд░реА рдлреЙрд▓реЛ рдХрд░рддрд╛ рд╣реИред

Other Key Points

  • рдЕрдЧрд░ рдПрдХреНрд╕рд┐рд▓рд░реЗрд╢рди рдиреЙрди-рдХреЙрдиреНрд╕реНрдЯреЗрдВрдЯ рд╣реИ рддреЛ рд╡реЗрд▓реЛрд╕рд┐рдЯреА: v = dx/dt
  • Horizontal projectile: Time of flight t = тИЪ(2h/g)
  • Split motion into x and y components to simplify trajectory.

Relative Motion and Observable Path

  • Ground observer sees a parabolic path.
  • On a moving object (plane), the observer sees a straight line path.
  • Velocity and time are frame independent.

River-Boat Problem

  • рд╕реАрдЦрдирд╛ рдХреА рдорд┐рдирд┐рдордо рдбреНрд░рд┐рдлреНрдЯ рдФрд░ рдореИрдХреНрд╕рд┐рдордо рдбреНрд░рд┐рдлреНрдЯ рдХреЗ рд▓рд┐рдП рдХреИрд╕реЗ рдХреИрд▓рдХреБрд▓реЗрдЯ рдХрд░реЗрдВред
  • Use components of velocities to solve time of crossing and drift.
  • Key relations:
    • Drift = (velocity of river - component of boat velocity) * time taken
    • Minimum time formula when ╬╕ = 0

Circular Motion

  • Angular displacement (╬╕) measured in radians.
  • Angular velocity (╬й): d╬╕/dt
  • Angular acceleration (╬▒): d╬й/dt
  • Sometimes related concepts like tangential and centripetal acceleration (a_t and a_c) come into play.
  • Uniform Circular Motion: Velocity remains constant in magnitude but not in direction.
  • Non-Uniform Circular Motion: ╪┤╪з┘Е┘Д angular рд╡реЗрд▓реЛрд╕рд┐рдЯреА рдФрд░ рдПрдХреНрд╕реАрд▓рд░реЗрд╢рди рджреЛрдиреЛрдВ рдмрджрд▓рддреЗ рд╣реИрдВред

Formulas and Key Concepts

  • Omegafinal = Omegainitial + ╬▒t
  • v = ╬й * r
  • Total acceleration a_net include Atangential and Acentripetal: a_t = R*╬▒

Important Questions

  • рдпрд╛рдд рдХрд░рдирд╛ рдХреА рдХреНрд╡реЗрд╢реНрдЪрди рдХреЗ рдбрд╛рдЗрдореЗрдВрд╢рдирд▓ рдПрдирд╛рд▓рд┐рд╕рд┐рд╕ рд╕реЗ рд╕рд░рд▓рддрд╛ рд╕реЗ рд╕рдорд╛рдзрд╛рди рдХреИрд╕реЗ рдирд┐рдХрд╛рд▓реЗред
  • Trigonometric relations often aid in simplifying motion equations.

Important Tips

  • Always check dimensions when dealing with complex formulas or problems.
  • Use known linear motion concepts to easily transition into 2D and Circular motion.