مباحث مقدماتی در حرکت

تعریف عمومی حرکت در فیزیک تغییر مکان یک جسم از نقطه ای به نقطه ی دیگر است. وقتی صحبت از حرکت میشود پارامتر هایی مانند زمان، مکان، سرعت و شتاب بوجود می آیند.

مکان:

مکان یک جسم از دیدگاه ریاضی همواره نسبی است. یعنی همواره نقطه ای را باید به عنوان مبدا مکان یا مکان صفر در نظر بگیریم و مکان سایر نقاط را در مقایسه با آن نقطه بیان کنیم. در حرکت یک بعدی (همان حرکت روی خط راست) مختصات بیان شده دارای یک مولفه ی طول است. به برداری که مبدا مکان را به مکان فعلی یک جسم متصل میکند بردار مکان میگویند.

جابجایی و مسافت طی شده: جابجایی به معنی تغییرات بردار مکان یک جسم است که برای بدست آوردن مقدار آن تنها کافیست مکان جسم را در آغاز و انتهای حرکت داشته باشیم و مکان ثانویه را منهای مکان اولیه ی جسم کنیم. اما مسافت طی شده بیانگر تمام مسافتی ست که جسم در حرکت خود طی کرده باشد و برای به دست آوردن مقدار آن باید مکان جسم یا مسیر حرکت جسم را در تمام مدت زمان حرکت بررسی کنیم. مسافت طی شده همواره بزرگ تر یا مساوی جابجایی جسم است و تنها در زمانی برابر با جابجایی است که جسم در طی حرکت خود تغییر جهت نداده باشد. جابجایی یک کمیت برداری و مسافت طی شده یک کمیت اسکالر است.

آهنگ تغییر مکان:

هنگامی که صحبت از حرکت میکنیم باید پارامتری وجود داشته باشد که این حرکت را در واحد زمان بررسی کند.

سرعت و تندی متوسط: سرعت متوسط یک جسم یک کمیت برداری است که از تقسیم جابجایی بر زمان به دست می آید و تندی متوسط یک کمیت اسکالر است که حاصل تقسیم مسافت طی شده بر زمان حرکت است.

سرعت و تندی لحظه ای: اگر بازه ی زمان حرکت بسیار بسیار کوچک شود به سمت صفر میل کند آنگاه سرعت یا تندی جسم در این بازه ی بسیار کوچک چه خواهد بود؟ این حاصل همان تندی یا سرعت لحظه ای است که بیانگر سرعت جسم در یک لحظه از زمان است. در حرکت روی خط راست سرعت و تندی لحظه ای جسم با هم برابر است اما به یاد داشته باشید که سرعت همواره یک بردار است و تندی یک کمیت بدون جهت.

حرکت با سرعت ثابت یا حرکت یکنواخت

همانطور که از نامش پیداست حرکتی که سرعت جسم در طی آن ثابت باشد حرکت با سرعت ثابت است. در حرکت با سرعت ثابت روی خط راست مکان جسم با یک آهنگ ثابت تغییر میکند پس نمودار مکان زمان جسم (نموداری که مولفه ی y آن مکان و مولفه ی x آن زمان است) به صورت یک خط راست خواهد بود که شیب این خط بیانگر سرعت و عرض از مبدا آن برابر با مکان اولیه ی جسم خواهد بود.

بررسی مکان در حرکت با سرعت ثابت: اگر مکان اولیه ی جسم x0 و سرعت آن v باشد مکان جسم (x) در لحظه ی t برابر است با: x = vt + x0

در نمودار سرعت زمان جسم (شِمای بررسی سرعت بر حسب زمان) که در این حرکت به صورت یک خط موازی با محور t است مساحت سطح زیر نمودار که به شکی یک مستطیل است برابر با مسافت طی شده یا اندازه ی جابجایی جسم است.

با برنامه ریزی قلم چی دانش آموزان موفق و منظم تر شدند ،همین امروز ثبت نام کنید و مسیر موفقیت را آغاز کنید

برای ثـبـت نـام آزمـون قـلـم چی کـلیـک کـنید

برای مشاوره رایگان آزمون قلم چی کلیک کنید

در این حرکت سرعت جسم ثابت است اما اگر در یک حرکت سرعت جسم تغییر کند چگونه آن را باید بررسی کنیم؟ در این شرایط باید با مفهومی به نام شتاب آشنا شویم.

شتاب متوسط: شتاب متوسط یک جسم بیانگر تغییرات سرعت یک جسم در واحد زمان است. در کتاب فیزیک 3 معمولا با حرکت شتاب ثابت مواجه هستیم یعنی حرکتی که شتاب آن در تمامی لحظه ها ثابت است و تغییر سرعت آن آهنگی یکنواخت دارد.

حرکت با شتاب ثابت

بررسی سرعت در حرکت با شتاب ثابت: از آنجا که سرعت با یک آهنگ ثابت تغییر میکند رابطه ی بین سرعت و زمان یک رابطه ی خطی است و نمودار سرعت زمان جسم به صورت یک خط راست است که شیب آن شتاب و عرض از مبدا آن سرعت اولیه ی جسم است. اگر سرعت اولیه ی یک جسم برابر با v0 و شتاب آن برابر با a باشد، سرعت جسم (v) در لحظه ی t برابر است با: v = at + v0

بررسی مکان در حرکت با شتاب ثابت: این مطلب را از ما قبول کنید که با انتگرال dt گرفتن از ضابطه ی سرعت میتوان به رابطه ی مکان جسم دست یافت یا میتوان گفت مشتق مکان یک جسم بر حسب زمان برابر با سرعت آن جسم است. به این ترتیب معادله ی مکان یک جسم بر حسب زمان برابر است با x = 0.5at^2 + v0t + x0

به این ترتیب نمودار مکان زمان جسم در این حرکت به شکل یک سهمی خواهد بود که اگر شتاب جسم منفی باشد دهانه ی سهمی به سمت پایین و اگر مثبت باشد دهانه ی سهمی به سمت بالا خواهد بود. شیب خط مماس بر سهمی در زمان t برابر با سرعت جسم در لحظه ی t خواهد بود.

اگر مسئله شتاب را به ما نداده بود یا باید شتاب را محاسبه کرد و یا از رابطه ی مستقل از شتاب استفاده کرد: x = (v1 + v2) / 2t

همچنین در صورت نداشتن زمان میتوان از رابطه ی مستقل از زمان استفاده کرد: ( v^2 - v0^2 = 2a ( x - x0

حرکت نامشخص

ممکن است با ضابطه یا نموداری مواجه بشویم که مانند آنهایی که گفته شد نباشد. نوعی دیگر از حرکت به نام شتاب متغیر وجود دارد که کتاب درسی به بررسی آن نپرداخته و ما هم چنین قصدی نداریم. اما همیشه به خاطر داشته باشید که با رسم نمودار و استفاده از خطوط مماس و مساخت زیر نمودار و یا نقطه یابی میتوان خواسته های مسئله را بدست آورد.

سقوط آزاد

سقوط آزاد یک حرکت با شتاب ثابت است که شتاب آن برابر با شتاب جاذبه ی زمین g است که مقدار آن برابر با 9/81 است که در مسائل معمولا برابر با فرض می شود. سقوط آزاد میتوان تمامی روابط مربوط به حرکت شتاب ثابت را به کار برد.

مطالب مرتبط

با برنامه ریزی قلم چی دانش آموزان موفق و منظم تر شدند ،همین امروز ثبت نام کنید و مسیر موفقیت را آغاز کنید

بررسی حرکت روی خط راست | قلم چی آنلاین

برای ثـبـت نـام آزمـون قـلـم چی کـلیـک کـنید

برای مشاوره رایگان آزمون قلم چی کلیک کنید

برای مشاوره رایگان آزمون قلم چی کلیک کنید

مطالب مرتبط

برای ثـبـت نـام آزمـون قـلـم چی کـلیـک کـنید

برای مشاوره رایگان آزمون قلم چی کلیک کنید

برای مشاوره رایگان آزمون قلم چی کلیک کنید

پیوندها

خدمات

شماره های تماس