الحركة المستقيمة المتغيرة بانتظام – التقاء سيارتين
الفيزياءعلم الحركة15–16 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلتتحرك سيارتان A و B على الطريق المستقيم نفسه بتسارع ثابت، ولكل منهما موضعها الابتدائي x₀ وسرعتها الابتدائية v₀ وتسارعها a (الذي قد يكون سالبًا). يُرسم منحنيا x–t و v–t مع مرور الزمن، ويُحدَّد زمن التقاء السيارتين وموضعه. غيّر v₀ و a و x₀، أو اسحب على أحد المنحنيين للتنقل عبر الزمن، وقارن بالعلاقة x = x₀ + v₀t + at²/2.
الدرس: الحركة بتسارع ثابت، التسارع، منحنى السرعة–الزمن
ماذا تعرض
تُوصف الحركة بتسارع ثابت بالعلاقتين v = v₀ + at و x = x₀ + v₀t + ½at²، حيث تُقاس إشارتا v₀ و a على اتجاه موجب مختار. منحنى x–t لهذه الحركة قطع مكافئ، أما منحنى v–t فخط مستقيم ميله يساوي التسارع والمساحة تحته تساوي الإزاحة. وعندما تكون إشارتا v و a متعاكستين تتباطأ السيارة وتتوقف لحظة ثم تعكس اتجاه حركتها. وتلتقي السيارتان عندما يتساوى موضعاهما، وهو ما يظهر نقطة تقاطع لمنحنيي x–t، ويمكن إيجاده بحل معادلة من الدرجة الثانية.
طريقة الاستخدام
شغّل الحالة الافتراضية أولًا: تنطلق السيارة A من نقطة الأصل، بينما تتجه نحوها السيارة B من مسافة 200 m وهي تتباطأ. توقّع متى وأين تلتقيان، ثم قارن توقعك بنقطة تقاطع منحنيي x–t المحددة. بعد ذلك أعطِ إحدى السيارتين تسارعًا إشارته عكس إشارة سرعتها الابتدائية لتتوقف وتعكس اتجاهها، ولاحظ خط v–t وهو يقطع محور الزمن. اسحب على أي من المنحنيين للعودة إلى أي لحظة.
المعاملات القابلة للتغيير
- الموضع الابتدائي للسيارة A -100–100 m
- السرعة الابتدائية للسيارة A -20–30 m/s
- تسارع السيارة A -3–3 m/s²
- الموضع الابتدائي للسيارة B 0–400 m
- السرعة الابتدائية للسيارة B -30–20 m/s
- تسارع السيارة B -3–3 m/s²
أسئلة للاستكشاف
- ماذا يمثل ميل منحنى v–t والمساحة تحته، وكيف يمكنك التحقق من ذلك هنا؟
- كيف تعرف من إشارتي v و a أن السيارة تتسارع أو تتباطأ؟
- جد مجموعة قيم تلتقي عندها السيارتان مرتين. لماذا يكون ذلك ممكنًا؟
