حرکت یکنواخت: وقتی تندی و مسیر تغییر نمیکنند
حرکت یکنواخت چیست؟ شناخت پایهای
برای اینکه بفهمیم یک جسم «حرکت یکنواخت» دارد یا نه، باید دو شرط مهم را همزمان بررسی کنیم:
- ثابت بودن تندی: جسم در هر ثانیه (یا هر واحد زمان دیگر)، مسافت یکسانی را طی میکند. مثلاً اگر ماشینی در هر ساعت دقیقاً 60 کیلومتر جلو برود، تندیاش ثابت است.
- راستای حرکت مستقیم: جسم در یک خط راست و بدون پیچیدن حرکت میکند. مانند قطاری که روی یک ریل کاملاً صاف و مستقیم در حرکت است.
اگر هر کدام از این دو شرط برقرار نباشد، حرکت، یکنواخت نیست. برای مثال، حرکت ماشین در خیابانهای پرپیچوخم شهر، حتی اگر سرعتسنج عدد ثابتی را نشان دهد، به دلیل تغییر جهت، یکنواخت محسوب نمیشود.
$ \text{جابجایی} = \text{تندی} \times \text{زمان} $
یا به نماد ریاضی: $ d = v \times t $
که در آن $ d $ جابجایی (بر حسب متر یا کیلومتر)، $ v $ تندی ثابت (بر حسب متر بر ثانیه یا کیلومتر بر ساعت) و $ t $ زمان (بر حسب ثانیه یا ساعت) است.
ویژگیها و نمودارهای حرکت یکنواخت
حرکت یکنواخت ویژگیهای منحصربهفردی دارد که آن را از دیگر حرکات متمایز میکند. این ویژگیها را میتوان در قالب جدول زیر خلاصه کرد:
| ویژگی | شرح | مثال |
|---|---|---|
| تندی متوسط و لحظهای | در حرکت یکنواخت، تندی متوسط در هر بازهای با تندی لحظهای در هر ثانیه برابر است. | اگر تندی ثابت 5 m/s باشد، هم میانگین و هم تندی هر لحظه 5 m/s است. |
| شتاب2 | شتاب در حرکت یکنواختِ راستخط، همیشه صفر است. چون تندی ثابت است و جهت تغییر نمیکند. | ماشینی با تندی ثابت 60 km/h روی جادهٔ مستقیم، شتاب ندارد. |
| نمودار مکان-زمان | یک خط راست با شیب ثابت است. شیب این خط، همان تندی ثابت جسم است. | $ \text{شیب خط} = \frac{\text{تغییر مکان}}{\text{تغییر زمان}} = v $ |
| نمودار تندی-زمان | یک خط افقی موازی محور زمان است که نشاندهندهٔ ثابت بودن تندی است. | اگر تندی 3 m/s باشد، نمودار یک خط راست در ارتفاع 3 رسم میشود. |
حرکت یکنواخت در زندگی روزمره: از آسانسور تا نوار نقاله
شاید فکر کنید حرکت یکنواخت فقط در کتابهای درسی وجود دارد، اما مثالهای زیادی از آن در اطراف ما هست:
- آسانسورهای یکنواخت: بعضی آسانسورها در طبقات میانی، برای راحتی بیشتر با تندی ثابت و بدون توقف حرکت میکنند.
- نوار نقالهٔ فروشگاه یا فرودگاه: این نوارها معمولاً با تندی ثابتی بار یا چمدانها را در مسیری مستقیم جابجا میکنند. شما که روی آن ایستادهاید، نسبت به زمین در حال حرکت یکنواخت هستید!
- ترنهای هوایی در قسمت مستقیم: در بخشهای صاف و مستقیم ریل، ترن ممکن است برای مدتی با تندی تقریباً ثابت حرکت کند.
- حرکت کشتی روی آبهای آرام: اگر کشتی موتوری با قدرت ثابت در یک خط مستقیم روی دریاچهای آرام حرکت کند، حرکتش یکنواخت خواهد بود.
مثال عددی: فرض کنید دوچرخهسواری با تندی ثابت 4 متر بر ثانیه در یک خیابان مستقیم حرکت میکند. او پس از 10 ثانیه چه مسافتی را طی کرده است؟
با استفاده از فرمول:
$ d = v \times t = 4 \times 10 = 40 $
. بنابراین، جابجایی او 40 متر خواهد بود.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 حرکت یکنواخت (Uniform Motion): حرکتی که در آن تندی جسم ثابت و مسیر حرکت مستقیمخط باشد.
2 شتاب (Acceleration): نرخ تغییرات سرعت در واحد زمان. در حرکت یکنواخت راستخط این تغییر صفر است.
3 سرعت (Velocity): یک کمیت برداری که هم بزرگی (تندی) و هم جهت حرکت را نشان میدهد.
4 تندی (Speed): یک کمیت نردهای که فقط بزرگی سرعت (مسافت طی شده در واحد زمان) را بدون در نظر گرفتن جهت بیان میکند.
