Processing math: 100%

گاما رو نصب کن!

اعلان ها
اعلان جدیدی وجود ندارد!
کاربر جدید

جستجو

میتونی لایو بذاری!
درحال دریافت اطلاعات ...

درسنامه آموزشی فیزیک (3) دوازدهم رشته ریاضی با پاسخ فصل اول: حرکت با سرعت ثابت

آخرین ویرایش: 17:36   1400/01/25 4048 گزارش خطا

ساده‌ترین نوع حرکت، حرکت با سرعت ثابت است. در این نوع حرکت، اندازه و جهت سرعت متحرک در طول مسیر ثابت است (شکل 1-10). پیش از این و در مثال 1-5، با نمونه‌ای از حرکت با سرعت ثابت آشنا شدیم. در این مثال شیب نمودار مکان - زمان متحرک در طول حرکت ثابت و در نتیجه سرعت متوسط متحرک در هر بازهٔ زمانی دلخواه، برابر سرعت لحظه‌ای آن است. در این صورت می‌توان نوشت:

v=vav=ΔxΔtΔx=vΔt

در حرکت با سرعت ثابت، هم جهت سرعت و هم اندازهٔ آن (تندی) ثابت است
شکل 1-10 در حرکت با سرعت ثابت، هم جهت سرعت و هم اندازهٔ آن (تندی) ثابت است.

اگر مطابق شکل 1-11 متحرک در لحظهٔ t1=0 در مکان x1=x0 و در لحظهٔ t2=t در مکان x2=x باشد، رابطهٔ اخیر را می‌توان به صورت زیر بازنویسی کرد:

xx0=v(t0)

یا:

(۷-۱)                  (معادلهٔ مکان - زمان در حرکت با سرعت ثابت)                                   x=vt+x0

در معادلهٔ 1-7 معمولاً x0 را که مکان متحرک در لحظهٔ t=0 است مکان اولیهٔ متحرک می‌نامند. توجه کنید که مکان‌های x0 و x می‌توانند مثبت، منفی یا صفر باشند. سرعت متحرک هم به دلیل ماهیت برداری آن، در صورتی که حرکت در جهت محور x باشد مثبت و در غیر این صورت منفی است.

الف) مکان یک دونده در دو لحظۀ متفاوت - ب) نمودار مکان  زمان دونده‌ای که در جهت محور
شکل 1-11 الف) مکان یک دونده در دو لحظۀ متفاوت. ب) نمودار مکان  زمان دونده‌ای که در جهت محور x با سرعت ثابت می‌دود.

مثال ۱-۱۰
شکل روبه رو بخشی از نمودار مکان - زمان شخصی را نشان می‌دهد که با سرعت ثابت حرکت می‌کند.

خشی از نمودار مکان - زمان شخصی که با سرعت ثابت حرکت می‌کند

الف) شخص در مبدأ زمان (t=0/0s) در چه مکانی قرار دارد؟
ب) سرعت حرکت این شخص را به دست آورید و نمودار سرعت - زمان آن را رسم کنید.
پ) در چه لحظه یا لحظه‌هایی شخص در فاصلهٔ 20/0 متری از مبدأ محور قرار دارد؟
ت) اگر شخص به مدت 5/00min به همین صورت حرکت کند، جابه جایی وی را در این مدت به دست آورید.
پاسخ: الف) با توجه به نمودار مکان - زمان، در t=0/0s شخص در مکان اولیهٔ x0=40/0m قرار دارد.

خشی از نمودار مکان - زمان شخصی که با سرعت ثابت حرکت می‌کند

ب) با توجه به داده‌های روی نمودار و قرار دادن داده‌های یک لحظهٔ دلخواه (برای مثال t=30/0s و x=20/0m) در رابطهٔ 1-7، داریم:

x=vt+x020m=v(30s)+(40m)

در نتیجه v=+2/0m/s به دست می‌آید. علامت مثبت نشان می‌دهد که شخص در جهت محور x حرکت می‌کند. نمودار سرعت - زمان مطابق شکل بالا است.
پ) در لحظه‌های t=10/0s و t=30/0s. توجه کنید که فاصله از مبدأ مکان، |x| است و نه خوِد x.
ت) با قرار دادن t=5/00min=300s در رابطهٔ Δx=vΔt داریم:

Δx=vΔtΔx=(2/0m/s)(300s)=600m

تمرین ۱-۶ (صفحه ۱۴ کتاب درسی)

 

شکل مقابل نمودار مکان - زمان دو متحرک A و B را نشان می‌دهد که در راستای محور x حرکت می‌کنند.
سرعت هر متحرک را پیدا کنید و معادلهٔ مکان - زمان آنها را بنویسید.

vB=ΔxBΔtB=241240=3m/s و vA=ΔxAΔtA=8040=2m/s

معادلهٔ مکان - زمان به صورت x=vt+x0 است:

x0A=0,vA=2m/sxA=2t

x0B=12m,vB=3m/sxB=3t+12

 نمودار مکان - زمان دو متحرک

تمرین ۱-۷ (صفحه ۱۴ کتاب درسی)

 

شکل الف، مکان دو کفش دوزک A و B را که در راستای محور x حرکت می‌کنند در لحظهٔ t=0 نشان می‌دهد. نمودار مکان - زمان این کفش دوزک‌ها در شکل ب رسم شده است.

الف، مکان دو کفش دوزک A و B که در راستای محور x حرکت می‌کنند. نمودار مکان - زمان این کفش دوزک‌ها در شکل ب رسم شده است.

الف) از روی نمودار به طور تقریبی تعیین کنید کفش دوزک‌ها در چه لحظه و در چه مکانی به یکدیگر می‌رسند.
بعد از حدود 210s و در مکان حدودی 0/5 به هم می‌رسند.
ب) با استفاده از معادلهٔ مکان - زمان، زمان و مکان هم رسی کفش دوزک‌ها را پیدا کنید.
ابتدا سرعت هر یک را به دست می‌آوریم:
حرکت یکنواخت بر خط راست است، در نتبجه سرعت لحظه‌ای و سرعت متوسط برابرند.

vB=ΔxBΔxB=0(3)(30)×60=3180m/s=160m/s  و vA=ΔxAΔxA=04(40)×60=4240m/s=160m/s

معادلهٔ مکان - زمان در حرکت یکنواخت به صورت x=vt+x0 است، بنابراین داریم:

x0A=4mvA=160m/sxA=160t+4

x0B=3mvB=160m/sxB=160t3

اگر معادلهٔ حرکت دو کفش دوزک را مساوی هم قرار دهیم لحظه‌ای که به هم می‌رسند به دست می‌آید:

xA=xB160t+4=160t3130t=7t=210sxA=160×210+4xA=xB=0/5m

بعد از 210s و در مکان 0/5m به هم می‌رسند.