حركة خطية غير منتظمة

تعريف الحركة الخطية غير المنتظمة

الحركة الخطية غير المنتظمة هي حركة بتسارع ثابت. بعبارة أخرى، الحركة الخطية غير المنتظمة هي حركة يكون فيها مقدار التسارع ثابتًا واتجاه التسارع ثابتًا. اتجاه التسارع ثابت، وبالتالي يكون اتجاه السرعة ثابتًا. الإزاحة ثابت = اتجاه الحركة ثابت = يتحرك الجسم في خط مستقيم. مقدار تسارع مستمر يعني ذلك أن مقدار السرعة أو مقدار السرعة يزداد بانتظام.

المثال الأول:

جسم ما يكون ساكناً في البداية. بعد ثانية واحدة، يتحرك الجسم بسرعة 2 م/ث. بعد ثانيتين، يتحرك الجسم بسرعة 4 م/ث. بعد ثلاث ثوانٍ، يتحرك الجسم بسرعة 6 م/ث. بعد أربع ثوانٍ، يتحرك الجسم بسرعة 8 م/ث. وهكذا...

تزداد سرعة الجسم بمقدار 2 م/ث كل ثانية. يتعرض الجسم لتسارع ثابت قدره 2 م/ث² لكل ثانية، أو 2 م/ث² لكل ثانية، أو 2 م/ث²².

المثال الثاني:

يتحرك جسم في البداية بسرعة 10 م/ث. بعد ثانية واحدة.

تنخفض السرعة إلى 9 م/ث. بعد ثانيتين، تنخفض السرعة إلى 8 م/ث. بعد ثلاث ثوانٍ، تنخفض السرعة إلى 7 م/ث. بعد أربع ثوانٍ، تنخفض السرعة إلى 6 م/ث. وهكذا... كل ثانية، تنخفض سرعة الجسم بمقدار 1 م/ث. يتباطأ الجسم بمعدل ثابت قدره 1 م/ث لكل ثانية.².

معادلة الحركة الخطية غير المنتظمة

هناك ثلاث صيغ للمعادلات تُستخدم غالباً:

v_t = الخامس_o + في

د = ع_o t + 1⁄2 at²

v_t² = الخامس_o² + 2 إعلان

v_o = السرعة الابتدائية (متر/ثانية)، v_t = السرعة النهائية (متر/ثانية)، a = التسارع (متر/ثانية مربعة)، t = الفترة الزمنية (ثانية)، d = المسافة (متر).

مثال توضيحي 1:

جسيم، كان في البداية ساكنًا، ثم تعرض لتسارع ثابت مقداره 2 م/ث²² لمدة 10 ثوانٍ. احسب السرعة النهائية للجسيم.

حل:

بدون معادلة:

التسارع (أ) = 2 م/ث² يعني ذلك أن السرعة (v) تزداد بمقدار 2 م/ث كل ثانية. بعد ثانيتين، تصبح v = 4 م/ث. بعد 10 ثوانٍ، تصبح v = 20 م/ث.

باستخدام المعادلة:

معروف: v_o = 0 م/ث (جسيم في حالة سكون)، a = 2 م/ث²، t = 10 ثانية

مطلوب: v_t

v_t = الخامس_o + at = 0 + (2)(10) = 20 م/ث

مثال توضيحي 2:

تتحرك سيارة على مسار مستقيم بسرعة 60 كم/ساعة. وبسبب وجود عائق، ضغط السائق على المكابح، فتباطأت السيارة بمقدار 10 م/ث². ما المسافة التي تقطعها السيارة حتى تتوقف تمامًا بعد الضغط على المكابح؟

معروف:

v_o = 60 كم/ساعة = 60(1000 م)/3600 ثانية = 17 م/ث

v_t = 0 م/ث (توقف السيارة)

2a = – 10 م/ث

مطلوب: المسافة (د)

حل:

v_t² = الخامس_o² + 2 إعلان

(0)² = (17،XNUMX)² + 2(-10) د

0 = 289 – 20 د

289 = 20 يومًا

د = ٢٨٩ : ٢٠ = ١٤.٤٥ مترًا

مثال توضيحي 3:

الرسم البياني أدناه يمثل حركة خطية غير منتظمة، حيث يمثل v السرعة، و t الزمن. مقدار تسارع الأجسام بناءً على الرسم البياني هو...

مثال توضيحي 4:

تُنتج حركة السيارة مخططًا بيانيًا للسرعة (v) مقابل الزمن (t) كما هو موضح في الشكل الجانبي. إذا كانت المساحة أسفل الرسم البياني (المساحة المظللة) تساوي 48 مترًا، فإن تسارع السيارة هو...

المساحة المظللة = المسافة الإجمالية = 48 مترًا

v_o = 8 م/ث، v_t = 16 م/ث، t = 1 م/ث

v_t = الخامس_o + في

16 = 8 + a (1)

أ = 16 – 8

a = 8 م/ث²

or

أسئلة وأجوبة مفاهيمية حول الحركة الخطية غير المنتظمة

1. ما هي الحركة الخطية غير المنتظمة؟

   تشير الحركة الخطية غير المنتظمة إلى حركة جسم ما على طول خط مستقيم بسرعة متغيرة.

2. كيف يتم تمثيل الحركة الخطية غير المنتظمة على الرسم البياني للمسافة والزمن؟

   يتم تمثيل الحركة الخطية غير المنتظمة بخط منحني على الرسم البياني للمسافة والزمن.
3. ما هو دور التسارع في الحركة الخطية غير المنتظمة؟

   التسارع عامل رئيسي في الحركة الخطية غير المنتظمة. وهو معدل تغير السرعة مع مرور الوقت.
4. كيف يمكن تحديد الحركة الخطية غير المنتظمة على الرسم البياني للسرعة والزمن؟

   يتم تمثيل الحركة الخطية غير المنتظمة بخط غير أفقي (متزايد أو متناقص) على الرسم البياني للسرعة والزمن، مما يشير إلى أن السرعة تتغير بمرور الوقت.

5. ما هي وحدة التسارع في النظام الدولي للوحدات (SI)؟

   وحدة التسارع في النظام الدولي للوحدات هي متر لكل ثانية مربعة (م/ث²).
6. ما هي صيغة الإزاحة في الحركة الخطية غير المنتظمة، بمعلومية السرعة الابتدائية والتسارع والزمن؟

   الصيغة هي s = ut + ½at²، حيث s هي الإزاحة، و u هي السرعة الابتدائية، و a هي التسارع، و t هو الزمن.
7. هل يمكن أن تكون الإزاحة 's' سالبة في الحركة الخطية غير المنتظمة؟

   نعم، يمكن أن تكون قيمة الإزاحة 's' سالبة في الحركة الخطية غير المنتظمة. وهذا يشير إلى حركة في الاتجاه المعاكس للاتجاه الموجب المختار.

8. هل من الممكن أن يتوقف جسم يتحرك حركة خطية غير منتظمة؟

   نعم، يمكن لجسم يتحرك حركة خطية غير منتظمة أن يتوقف إذا كان تسارعه يعمل في الاتجاه المعاكس لاتجاه الحركة ويقلل بشكل كبير من سرعة الجسم إلى الصفر.
9. ما هي صيغة السرعة النهائية في الحركة الخطية غير المنتظمة، بمعلومية السرعة الابتدائية والتسارع والزمن؟

   الصيغة هي v = u + at، حيث v هي السرعة النهائية، و u هي السرعة الابتدائية، و a هو التسارع، و t هو الزمن.

10. كيف ينطبق مفهوم الارتجاج على الحركة الخطية غير المنتظمة؟

الارتجاج هو معدل تغير التسارع. في الحركة الخطية غير المنتظمة، إذا لم يكن التسارع ثابتًا وتغير مع مرور الوقت، فإن الارتجاج يكون موجودًا.