المحتوى
في عالم الفيزياء ، تعد السرعة (v) ، والموضع (x) ، والتسارع (a) والوقت (t) هي المكونات الأربعة الرئيسية في حل معادلات الحركة. قد تحصل على التسارع والسرعة الأولية (ت0) والوقت المنقضي للجسيمات ويجب أن يحل للسرعة النهائية (vF). مجموعة متنوعة من التباديل الأخرى التي تنطبق على عدد لا يحصى من سيناريوهات العالم الحقيقي ممكنة. تظهر هذه المفاهيم في أربع معادلات أساسية:
1. س = الخامس0t + (1/2) في2
2. الخامسF2 = الخامس02 + 2ax
3. الخامسF = الخامس0 + في
4. س = (ت0/ 2 + vF/ 2) (ر)
هذه المعادلات مفيدة في حساب السرعة (أي ما يعادل السرعة للأغراض الحالية) للجسيم الذي يتحرك مع تسارع مستمر في الوقت الذي يصطدم فيه بجسم غير محمي ، مثل الأرض أو الجدار الصلب. بمعنى آخر ، يمكنك استخدامها لحساب سرعة التصادم ، أو من حيث المتغيرات المذكورة أعلاه ، vF.
الخطوة 1: تقييم المتغيرات الخاصة بك
إذا كانت مشكلتك تتضمن شيئًا ما يسقط من الراحة تحت تأثير الجاذبية ، فعندئذٍ v0 = 0 و = 9.8 م / ث2 وتحتاج فقط إلى معرفة الوقت t أو المسافة التي سقطت x للمتابعة (انظر الخطوة 2). إذا ، من ناحية أخرى ، قد تحصل على قيمة التسارع أ للسيارة التي تسافر أفقياً على مسافة معينة x أو لفترة زمنية معينة ، مما يتطلب منك حل مشكلة وسيطة قبل تحديد vF (انظر الخطوة 3).
الخطوة 2: كائن الساقطة
إذا كنت تعلم أن جسمًا ما سقط من سطح أحد المباني كان يسقط لمدة 3.7 ثانية ، ما مدى سرعة حدوثه؟
من المعادلة 3 أعلاه ، أنت تعرف أن vF = 0 + (9.8) (3.7) = 36.26 م / ث.
إذا لم يتم منحك الوقت لكنك تعلم أن الكائن قد هبط على بعد 80 مترًا (حوالي 260 قدمًا أو 25 طابقًا) ، يمكنك استخدام المعادلة 2 بدلاً من ذلك:
الخامسF2 = 0 + 2(9.8)(80) = 1,568
الخامسF = 68 1568 = 39.6 م / ث
انت انتهيت!
الخطوة 3: سيارة مسرعة
قل أنك تعلم أن السيارة التي انطلقت من طريق مسدود ظلت تتسارع بسرعة 5.0 م / ث لمسافة 400 متر (حوالي ربع ميل) قبل القيادة عبر ورقة كبيرة تم إعدادها لعرض احتفالي. من المعادلة 1 أعلاه ،
400 = 0 + (1/2) (5) ر2
400 = (2.5) طن2
160 = ر2
ر = 12.65 ثانية
من هنا ، يمكنك استخدام المعادلة 3 لإيجاد vF:
الخامسF = 0 + (5)(12.65)
= 63.25 م / ث
تلميح
استخدم دائمًا المعادلة أولاً والتي لا يعرف عنها سوى واحدة ، وهي ليست بالضرورة التي تحتوي على متغير الاهتمام النهائي.