في عالم الفيزياء ، السرعة (v) والموضع (x) والتسارع (a) والوقت (t) هي المكونات الأربعة الرئيسية في حل معادلات الحركة. قد تحصل على التسارع والسرعة الابتدائية (v0) والوقت المنقضي للجسيم وعليه إيجاد السرعة النهائية (vF). هناك مجموعة متنوعة من التباديل الأخرى التي تنطبق على سيناريوهات العالم الحقيقي التي لا تعد ولا تحصى ممكنة. تظهر هذه المفاهيم في أربع معادلات أساسية:
1. x = v_0t + \ frac {1} {2} في ^ 2 \\ 2. v_f ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2ax \\ 3. v_f = v_0 + في \\ 4. س = \ فارك {v_0 + v_f} {2} ر
هذه المعادلات مفيدة في حساب سرعة الجسيم (ما يعادل السرعة للأغراض الحالية) يتحرك بتسارع ثابت في اللحظة التي يصطدم فيها بجسم لا يتزعزع ، مثل الأرض أو الجسم الصلب حائط. بمعنى آخر ، يمكنك استخدامها لحساب سرعة التأثير ، أو من حيث المتغيرات المذكورة أعلاه ، vF.
الخطوة الأولى: تقييم المتغيرات الخاصة بك
إذا كانت مشكلتك تتعلق بسقوط جسم من السكون تحت تأثير الجاذبية ، فعندئذٍ v0 = 0 و = 9.8 م / ث2 وتحتاج فقط إلى معرفة الوقت t أو المسافة المقطوعة x للمضي قدمًا (انظر الخطوة 2). من ناحية أخرى ، إذا حصلت على قيمة التسارع a لسيارة تسير أفقيًا فوق a بالنظر إلى المسافة x أو لفترة زمنية معينة t ، مما يتطلب منك حل مشكلة وسيطة قبل تحديد v
F (انظر الخطوة 3).الخطوة 2: سقوط الجسم
إذا كنت تعلم أن شيئًا ما قد سقط من على سطح أحد المنازل كان يسقط لمدة 3.7 ثانية ، فما مدى سرعته؟
من المعادلة 3 أعلاه ، أنت تعلم أن:
v_f = 0 + (9.8) (3.7) = 36.26 \ نص {م / ث}
إذا لم تحصل على الوقت ولكنك تعلم أن الجسم سقط 80 مترًا (حوالي 260 قدمًا أو 25 طابقًا) ، يمكنك استخدام المعادلة 2 بدلاً من ذلك:
v_f ^ 2 = 0 + 2 (9.8) (80) = 1568 \\ v_f = \ sqrt {1568} = 39.6 \ text {m / s}
انت انتهيت!
الخطوة الثالثة: سيارة مسرعة
لنفترض أنك تعلم أن السيارة التي بدأت من حالة توقف تام تتسارع بسرعة 5.0 م / ث لمسافة 400 متر (حوالي ربع ميل) قبل القيادة عبر قطعة كبيرة من الورق معدة للاحتفال عرض. من المعادلة 1 أعلاه:
400 = 0 + \ frac {1} {2} (5) t ^ 2 = 2.5t ^ 2 \\ 160 = t ^ 2 \\ t = 12.65 \ text {seconds}
من هنا ، يمكنك استخدام المعادلة 3 لإيجاد vF:
v_f = 0 + (5) (12.65) = 63.25 \ نص {م / ث}
نصيحة
استخدم دائمًا معادلة أولاً والتي لا يوجد لها سوى واحدة غير معروفة ، وهي ليست بالضرورة معادلة تحتوي على متغير الاهتمام النهائي.