حرکت خطی غیر یکنواخت

تعریف حرکت خطی غیر یکنواخت

حرکت خطی غیر یکنواخت، حرکتی با شتاب ثابت است. به عبارت دیگر، حرکت خطی غیر یکنواخت = حرکت با بزرگنمایی شتاب ثابت است و جهت شتاب نیز ثابت است. جهت شتاب ثابت است = جهت سرعت ثابت است = جهت جابجایی ثابت است = جهت حرکت ثابت است = جسم در یک خط مستقیم حرکت می‌کند. بزرگی شتاب ثابت به این معنی است که بزرگی سرعت یا تندی به طور منظم افزایش می‌یابد.

مثال اول:

جسمی در ابتدا ساکن است. یک ثانیه بعد، جسم با سرعت ۲ متر بر ثانیه حرکت می‌کند. دو ثانیه بعد، جسم با سرعت ۴ متر بر ثانیه حرکت می‌کند. سه ثانیه بعد، جسم با سرعت ۶ متر بر ثانیه حرکت می‌کند. چهار ثانیه بعد، جسم با سرعت ۸ متر بر ثانیه حرکت می‌کند. و به همین ترتیب...

هر ۱ ثانیه، سرعت جسم ۲ متر بر ثانیه افزایش می‌یابد. جسم شتاب ثابت ۲ متر بر ثانیه در ۱ ثانیه یا ۲ متر بر ثانیه در ثانیه یا ۲ متر بر ^مجذور ثانیه را تجربه می‌کند.

مثال دوم:

جسمی در ابتدا با سرعت 10 متر بر ثانیه حرکت می‌کند. یک ثانیه بعد.

سرعت به ۹ متر بر ثانیه کاهش می‌یابد. دو ثانیه بعد، سرعت به ۸ متر بر ثانیه کاهش می‌یابد. سه ثانیه بعد، سرعت به ۷ متر بر ثانیه کاهش می‌یابد. چهار ثانیه بعد، سرعت به ۶ متر بر ثانیه کاهش می‌یابد. و به همین ترتیب ... هر ۱ ثانیه، سرعت جسم ۱ متر بر ثانیه کاهش می‌یابد. جسم دارای شتاب کاهشی ثابت ۱ متر بر ثانیه در ۱ ثانیه یا ۱ متر بر ثانیه در ثانیه یا ۱ متر بر ثانیه ^{در مجذور} ثانیه است.

معادله حرکت خطی غیر یکنواخت

سه فرمول معادله وجود دارد که اغلب استفاده می‌شوند:

v _t = v _o + at

d = v _o t + 1⁄2 در ^{نقطه ۲}

v _t ² = v _o ² + 2 ad

v _o = سرعت اولیه (متر بر ثانیه)، v _t = سرعت نهایی (متر بر ثانیه)، a = شتاب (متر بر مجذور ثانیه)، t = بازه زمانی (ثانیه)، d = مسافت (متر).

نمونه سوال ۱:

ذره‌ای که ابتدا در حالت سکون است، سپس به مدت 10 ثانیه شتاب ثابت 2 متر بر ثانیه را تجربه می‌کند ^. سرعت نهایی ذره را محاسبه کنید.

راه حل:

بدون معادله:

شتاب (a) = 2 متر بر ثانیه ^به این معنی است که سرعت (v) هر 1 ثانیه 2 متر بر ثانیه افزایش می‌یابد. پس از 2 ثانیه، v = 4 متر بر ثانیه. پس از 10 ثانیه، v = 20 متر بر ثانیه.

با استفاده از معادله:

معلوم است: v _o = 0 m/s (ذره در حال سکون)، a = 2 m/s² ^، t = 10 s

مورد نظر: v _t

v _t = v _o + at = 0 + (2)(10) = 20 متر بر ثانیه

نمونه سوال ۱:

خودرویی با سرعت ۶۰ کیلومتر بر ساعت در مسیر مستقیم حرکت می‌کند. به دلیل وجود مانع، راننده ترمز می‌کند، بنابراین خودرو شتابی معادل ۱۰ متر بر مجذور ثانیه خواهد داشت. پس از ترمزگیری، خودرو چه مسافتی را تا زمان توقف طی می‌کند؟

شناخته شده:

v _o = 60 کیلومتر بر ساعت = 60 (1000 متر)/3600 ثانیه = 17 متر بر ثانیه

v _t = 0 متر بر ثانیه (توقف خودرو)

۲a = – ۱۰ متر بر ثانیه

مورد نظر: فاصله (d)

راه حل:

v _t ² = v _o ² + 2 ad

(0) ² = (17) ² + 2(-10) d

۰ = ۲۸۹ – ۲۰ روز

۲۸۹ = ۲۰ روز

d = 289 : 20 = 14.45 متر

نمونه سوال ۱:

نمودار زیر یک نمودار حرکت خطی غیر یکنواخت است، v نشان دهنده سرعت و t زمان را نشان می‌دهد. بزرگی شتاب اجسام بر اساس نمودار ...

نمونه سوال ۱:

حرکت یک ماشین نموداری از سرعت (v) بر حسب زمان (t) را همانطور که در شکل کناری نشان داده شده است، ایجاد می‌کند. اگر مساحت زیر نمودار (ناحیه سایه‌دار) ۴۸ متر باشد، شتاب ماشین ...

مساحت سایه‌دار = کل مسافت = ۴۸ متر

v _o = 8 متر بر ثانیه، v _t = 16 متر بر ثانیه، t = 1 متر بر ثانیه

v _t = v _o + at

16 = 8 + a (1)

الف = ۱۶ – ۸

a = 8 متر بر ^ثانیه

or

پرسش و پاسخ مفهومی در مورد حرکت خطی غیر یکنواخت

1. حرکت خطی غیر یکنواخت چیست؟

   حرکت خطی غیر یکنواخت به حرکت یک جسم در امتداد یک خط مستقیم با سرعت یا تندی متغیر اشاره دارد.

2. حرکت خطی غیر یکنواخت چگونه روی نمودار فاصله-زمان نمایش داده می‌شود؟

   حرکت خطی غیر یکنواخت توسط یک خط منحنی روی نمودار مسافت-زمان نشان داده می‌شود.

3. شتاب چه نقشی در حرکت خطی غیر یکنواخت دارد؟

   شتاب عامل کلیدی در حرکت خطی غیریکنواخت است. شتاب نرخی است که سرعت با گذشت زمان تغییر می‌کند.

4. چگونه می‌توان حرکت خطی غیر یکنواخت را روی نمودار سرعت-زمان تشخیص داد؟

   حرکت خطی غیر یکنواخت با یک خط غیر افقی (افزایشی یا کاهشی) در نمودار سرعت-زمان نشان داده می‌شود که نشان می‌دهد سرعت با گذشت زمان تغییر می‌کند.

5. واحد شتاب در سیستم بین المللی واحدها (SI) چیست؟

   واحد شتاب در سیستم SI، متر بر مجذور ثانیه (m/s²) است.

6. فرمول جابجایی در حرکت خطی غیر یکنواخت، با توجه به سرعت، شتاب و زمان اولیه چیست؟

   فرمول s = ut + ½at² است که در آن s جابجایی، u سرعت اولیه، a شتاب و t زمان است.

7. آیا جابجایی 's' می‌تواند در حرکت خطی غیر یکنواخت منفی باشد؟

   بله، جابجایی 's' می‌تواند در حرکت خطی غیر یکنواخت منفی باشد. این نشان دهنده حرکت در جهت مخالف جهت مثبت انتخاب شده است.

8. آیا ممکن است جسمی که در حرکت خطی غیر یکنواخت است، متوقف شود؟

   بله، یک جسم در حرکت خطی غیر یکنواخت می‌تواند متوقف شود اگر شتاب آن در خلاف جهت حرکت عمل کند و سرعت جسم را به میزان قابل توجهی به صفر کاهش دهد.

9. فرمول سرعت نهایی در حرکت خطی غیر یکنواخت، با توجه به سرعت، شتاب و زمان اولیه چیست؟

   فرمول v = u + at است، که در آن v سرعت نهایی، u سرعت اولیه، a شتاب و t زمان است.

10. مفهوم تکان ناگهانی چگونه در حرکت خطی غیر یکنواخت اعمال می‌شود؟

جرک نرخ تغییر شتاب است. در حرکت خطی غیر یکنواخت، اگر شتاب ثابت نباشد و با گذشت زمان تغییر کند، جرک وجود دارد.