يمكن أن تكون السرعة سلبية: لماذا ، ومتى ، وكيف ، والسيناريوهات والمشكلات المختلفة


إذا كنت تبحث بالفعل عن إجابة للاستعلام ، هل يمكن أن تكون السرعة سالبة أم لا ، فقد وصلت إلى المكان الصحيح. سيجيب هذا المنشور أيضًا كيف ومتى يمكن أن يكون سلبيًا.

نظرًا لتصنيف السرعة على أنها كمية متجهة ، فإن لها مقدارًا (قيمة) واتجاهًا. عندما يتحرك جسم أو جسم في اتجاه إيجابي موصوف بواسطة نظام الإحداثيات ، تعتبر سرعته موجبة. سرعته سالبة إذا سارت في الاتجاه المعاكس.

كيف يمكن أن تكون السرعة سالبة؟

السرعة ، باعتبارها كمية متجهة ، ليس لها حجم (طول متجه) فحسب ، بل لها اتجاه أيضًا.

دائمًا ما يكون مقدار أي متجه أو طول متجه ، بما في ذلك السرعة ، موجبًا لأنه مجرد قيمة. ومع ذلك ، يتم تحديد اتجاه أي متجه من خلال الإطار المرجعي. نتيجة لذلك ، تشير العلامة السالبة لأي متجه فقط إلى اتجاه المتجه. نتيجة لذلك ، يمكن أن تكون السرعة سالبة.

هل يمكن أن تكون السرعة سالبة

متى تكون السرعة سالبة؟

لا يمكن أن يكون حجم السرعة سالبًا ؛ فقط الاتجاه ينتج عنه إشارة سلبية أو إيجابية. يحدد نظام الإحداثيات العلامات الإيجابية والسلبية للمتجه.

ضع في اعتبارك كائنًا أو الجسم يسافر في بُعد واحد ، أو يمكننا أن نقول ذلك على طول خط مستقيم. يشير الاتجاه الموجب إلى الحركة في الاتجاه الإيجابي المحدد بواسطة نظام الإحداثيات ، بينما يشير الاتجاه السلبي إلى الحركة بشكل معاكس.

هل يمكن أن تكون السرعة سالبة في الرسم البياني؟

يمكن أن تكون السرعة موجبة وسالبة وصفرية في الرسم البياني أيضًا.

في الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت ، إذا كان خط الرسم البياني يقع تحت المنطقة السلبية للرسم البياني ، أي أسفل المحور X كما هو موضح في الرسم البياني أدناه ، فيمكننا القول إن الجسم أو الجسم يتحرك بسرعة سالبة. يوضح الرسم البياني أن الجسم أو الجسم يتحرك في اتجاه سلبي.

لذلك ، بناءً على الرسوم البيانية أعلاه ، يمكننا استنتاج ذلك سواء كان ميل الخط يتزايد أم يتناقص ، إذا كان في المنطقة السلبية ، فإن سرعة الجسم تكون سالبة. وبالمثل ، إذا كان خط الرسم البياني يقع في المنطقة الموجبة ، فيقال إن سرعة الجسم موجبة. أخيرًا ، افترض أن خط الرسم البياني يمر عبر المحور X من المنطقة الموجبة إلى المنطقة السلبية أو من المنطقة السلبية إلى المنطقة الإيجابية. يمكننا القول أن الكائن أو الجسم قد غير اتجاهه في هذه الحالة.

الآن قد تتساءل متى يكون التسارع إيجابيًا أو إذا كان الوضع مشابهًا للسقوط الحر. هل من الممكن أن تكون السرعة سالبة في تلك اللحظة أيضًا؟ دعونا نرى كيف ستسير الامور.

هل يمكن أن تكون السرعة سالبة عندما يكون التسارع موجبًا؟

نعم ، من الممكن أن يكون لديك السرعة السلبية عندما يكون التسارع موجبًا.

فكر في جسم أو شيء يتحرك في اتجاه سلبي ، له السرعة السلبية والتسارع. إذا تباطأ الجسم ، سيكون متجه التسارع في الاتجاه المعاكس لحركته ، أي موجب. هذا يعني أنه بينما تكون السرعة سالبة ، فإن التسارع موجب.

اذهب عبر هذا المقال لمعرفة المزيد عن الحركة ذات السرعة السالبة والتسارع الموجب.

المشكلة: لنفترض أن سيارة تسير بسرعة 15 م / ث من الشرق إلى الغرب (وهو ما نعتبره اتجاهًا سلبيًا. يقوم السائق بتطبيق فترات الراحة بعد 4 ثوانٍ على مسافة 30 م. ما هو تسارع السيارة؟ هل التسارع في هذا السيناريو إيجابي أم سلبي؟

معطى: 

السرعة الابتدائية للسيارة v1 = -15 م / ث

السرعة النهائية للسيارة v2 = 0 م / ث (عند تطبيق الاستراحة)

الوقت الذي تستغرقه السيارة حتى t = 4 ثوانٍ

المسافة المقطوعة بالسيارة د = 30 م

لايجاد:

تسارع السيارة أ =؟

حل:

كما نعلم ، يتم إعطاء التسارع من خلال:

∴ أ = 3.8 م / ث2

نتيجة لذلك ، على الرغم من أن السرعة الأولية كانت سالبة عندما يضغط السائق على الفرامل بعد 4 ثوان ، فإن التسارع يكون موجبًا لأنه في الاتجاه المعاكس للحركة.

هل يمكن أن تكون السرعة سلبية في السقوط الحر؟

السقوط الحر هو مجرد تسارع سلبي. وبشكل أكثر تحديدًا ، فإنه يشير إلى أن شيئًا ما يتحرك بشكل أسرع في الاتجاه الهابط.

في نظام الإحداثيات الديكارتية ، عادة ما نعتبر الاتجاه الهبوطي هو الاتجاه السلبي والاتجاه الصاعد موجبًا. نتيجة لذلك ، عندما يكون جسم ما في حالة سقوط حر ، فإننا نقدر أن سرعته سالبة بسبب الاتجاه الهبوطي.

المشكلة: خذ كرة تنس وكرة بلاستيكية تسقطان من نفس الارتفاع وفي نفس الوقت. تستغرق الكرة البلاستيكية 4 ثوان للوصول إلى الأرض ، بينما تستغرق كرة التنس 6 ثوان. ما هي سرعاتهم؟

معطى:

الوقت الذي تستغرقه الكرة البلاستيكية رp = 4 ثوانى

الوقت الذي تستغرقه كرة التنس رt = 6 ثوانى

التسارع بسبب الجاذبية الأرضية g = -9.8 m / s2 (كما هو الحال في الاتجاه الهابط)

لايجاد:

سرعة الكرة البلاستيكية vp

سرعة كرة التنس vt

حل:

في حالة السقوط الحر ، تُعطى السرعة من خلال:

ت = جي تي

سرعة الكرة البلاستيكية:

vp = GTp

p = -9.8 * 4 = -39.2 م / ث

سرعة كرة التنس:

vt = GTt

t = -9.8 * 6 = -58.8 م / ث

نتيجة لذلك ، فإن كرة التنس لديها سرعة أعلى من الكرة البلاستيكية.

دعونا الآن نحلل ما إذا كانت السرعات المختلفة مثل السرعة المتوسطة والسرعة النهائية والسرعة الابتدائية والسرعة النهائية والسرعة الزاوية والسرعة النسبية ، السرعة اللحظية، وما إلى ذلك يمكن أن تكون سلبية أم لا.

هل يمكن أن تكون السرعة المتوسطة سالبة؟

السرعة المتوسطة ، تمامًا مثل السرعة ، هي أيضًا كمية متجهة. اتجاهه هو نفس اتجاه حركة الجسم.

عندما تكون السرعة المتوسطة موجبة ، يتحرك الجسم للأمام من نقطته الأولية. عندما يكون متوسط ​​السرعة سالبًا ، فهذا يعني ببساطة أن الجسم يتحرك للخلف من نقطته الأولية. ونتيجة لذلك ، تشير السرعة المتوسطة السالبة إلى حركة الجسم للخلف.

مشكلة: احسب متوسط ​​السرعة خلال فترة زمنية معينة لشخص إذا تحرك 5 أمتار في 3 ثوانٍ على طول المحور x الموجب و 15 مترًا في 7 ثوانٍ على طول المحور x السالب؟

معطى: 

الإزاحة الأولية للشخص ، xi = 5 م

النزوح النهائي للشخص ، xf = -15 م (أثناء تحركه في اتجاه x سالب)

الفاصل الزمني الأولي ti = 3 ثانية

الفاصل الزمني النهائي رf = 7 ثانية

لايجاد:

متوسط ​​سرعة الشخص vالمتوسط

حل:

يتم الحصول على متوسط ​​سرعة الشخص من خلال:

vالمتوسط = (سf - سi) / (رf - رi)

وضع القيم في المعادلة أعلاه:

المتوسط = (-15-5) / (7-3)

المتوسط = -20/4 = -5 م / ث

هل يمكن أن تكون السرعة الابتدائية سالبة؟

قد تكون السرعة الابتدائية موجبة أو سالبة أو صفرًا.

إذا كان جسم ما أو جسم ما يتجه للخلف أو للأسفل ، فإن سرعته الابتدائية تعتبر سالبة. وبالمثل ، إذا كانت تتحرك للأمام أو لأعلى ، فإننا نعتبر أن لها سرعة ابتدائية موجبة. نعتبر أن سرعة ابتدائية للجسم أو الجسم تساوي صفرًا إذا لم يكن يتحرك على الإطلاق.

المشكلة: في غضون 3 ثوانٍ ، أكمل جون ركوب الدراجة بسرعة نهائية 9 م / ث وبتسارع 4 م / ث2. أوجد السرعة الابتدائية ليوحنا.

معطى:

السرعة النهائية v = 9 م / ث

التسارع أ = 4 م / ث2

الفاصل الزمني t = 3 s

لايجاد:

السرعة الابتدائية u =؟

حل:

لإيجاد السرعة الابتدائية ، سنطبق معادلة الحركة ، والتي يتم الحصول عليها من خلال:

ت = ش + في

∴ ش = ت - في

وضع القيم في المعادلة أعلاه:

∴u = 9 - (4 * 3) = 9-12 = -3 م / ث

عندما نحصل على سرعة ابتدائية سالبة ، يمكننا القول إن جون كان يسير في البداية في الاتجاه الخلفي بسرعة 3 م / ث ثم في الاتجاه الأمامي بسرعة 9 م / ث.

هل يمكن أن تكون السرعة النهائية سالبة؟

يمكن أن تكون السرعة النهائية إما موجبة أو سالبة أو صفرًا ، مثل السرعة الابتدائية.

إذا كان جسم أو جسم يتجه للخلف أو للأسفل ، فإن سرعته النهائية تعتبر سالبة. وبالمثل ، إذا كانت تتحرك للأمام أو لأعلى ، فإننا نعتبر أن لها سرعة نهائية موجبة. إذا توقف جسم أو جسم تمامًا ، فإننا نعتبر أن السرعة النهائية له صفر.

المشكلة: لنفترض أن رجلاً قطع مسافة معينة في الاتجاه الموجب س بسرعة 18 م / ث. الآن ، إذا كانت تسارعه -5 م / ث2، احسب السرعة النهائية عند 4 ثوان.

معطى: 

السرعة الابتدائية ش = 18 م / ث

التسارع أ = -5 م / ث2

الفاصل الزمني t = 4 s

لايجاد:

السرعة النهائية v =؟

حل:

لإيجاد السرعة النهائية ، سنطبق معادلة الحركة ، والتي يتم الحصول عليها من خلال:

ت = ش + في 

وضع القيم في المعادلة أعلاه:

∴v = 18 + (- 5) * 4 = 18-20 = -2 م / ث

 عندما يغير الشخص اتجاهه في النهاية ، نحصل على سرعة نهائية سالبة.

هل يمكن أن تكون السرعة اللحظية سالبة؟

إن التدرج في إزاحة جسم ما ليس إلا يسمى السرعة اللحظية. 

إذا كان ميل الإزاحة في لحظة معينة سالبًا ، فإن السرعة اللحظية تكون سالبة أيضًا. يشير هذا إلى أن السرعة في الاتجاه المعاكس للاتجاه الموجب الذي حددته من حيث الفيزياء.

المشكلة: جسيم يتحرك على طول x-المحور وفقًا لـ x (t) = 15t - 3t2. ما السرعة اللحظية عند t = 2 ثانية و t = 3 ق؟

معطى:

س (ر) = 15 طن - 3 طن2 ………. (1)

الوقت ر1 = 2 ثوانى

الوقت ر2 = 3 ثوانى

لايجاد:

السرعة اللحظية للجسيم v (t) =؟

حل:

توصف المعادلة (1) حركة الجسيمات بدلالة الإزاحة كدالة للوقت. قد نجد معادلة الحركة من حيث السرعة بأخذ مشتق المعادلة أعلاه.

∴v (ر) = 15-6 طن

السرعة اللحظية في الوقت t1 = 2 ثوانى

ع (2 ث) = 15-6 * 2 = 15-12 = 3 م / ث

السرعة اللحظية في الوقت t2 = 3 ثوانى

ع (3 ث) = 15-6 * 3 = 15-18 = -3 م / ث

هل يمكن أن تكون السرعة النسبية سالبة؟

عندما ننظر إلى سرعة جسم أو جسم بالنسبة إلى آخر ، فإن هذه السرعة تسمى السرعة النسبية.

عندما يتحرك جسمان أو جسمان في الاتجاه المعاكس ، فإنهما يتم الحصول على السرعة النسبية من خلال الفرق بين سرعاتها. وبالتالي ، السرعة النسبية للأجسام المتحركة بشكل معاكس ينتهي به الأمر إلى كونها سلبية.

تخيل أن جسمين يتحركان بسرعات مختلفة في اتجاهين متعاكسين. وبالتالي ، فإن سرعة الجسم 2 بالنسبة إلى الجسم 1 تُعطى من خلال:

v21 = الخامس2 - الخامس1

المشكلة: يسير مساران للقطار بين الشرق والغرب بالتوازي مع أحدهما الآخر. يتحرك القطار A شرقًا بسرعة 54 كم / ساعة ، بينما يتحرك القطار B غربًا بسرعة 90 كم / ساعة. ما سرعة القطار "ب" بالنسبة إلى القطار "أ"؟

معطى:

تم اختيار الاتجاه الموجب للمحور x ليكون من الغرب إلى الشرق. هكذا،

سرعة القطار A vA = 54 كم / س = 15 م / ث

سرعة القطار B vB = -90 كم / ساعة = -25 م / ث

لايجاد:

سرعة القطار B بالنسبة لتدريب A vBA

حل:

vBA = الخامسB - الخامسA

وضع قيم السرعات في المعادلة أعلاه:

∴vBA = -25-15 = -40 م / ث

نتيجة لذلك ، يمكننا أن نستنتج أن القطار B يتطلع إليه أن تتحرك بسرعة 40 م / ث من الشرق إلى الغرب.

هل يمكن أن تكون السرعة الزاوية سالبة؟

السرعة الزاوية هي أيضًا كمية متجهة تحتوي على الاتجاه والحجم.

عندما يكون الدوران في عكس اتجاه عقارب الساعة ، فإن السرعة الزاوية تؤخذ على أنها موجبة ، وعندما يكون الدوران في اتجاه عقارب الساعة ، فإن السرعة الزاوية تؤخذ على أنها سالبة. علاوة على ذلك ، عندما يتناقص الإزاحة الزاوية ، تكون السرعة الزاوية سالبة ، وتكون السرعة الزاوية موجبة عندما تتزايد.

المشكلة: احسب السرعة الزاوية لعجلة بإزاحة زاوية أولية مقدارها rad وإزاحة زاوية مقدارها-rad بعد ثانيتين.

معطى: 

الإزاحة الزاوية الأولية 𝛳i = π راد

الإزاحة الزاوية النهائية 𝛳f = -π راد

الفاصل الزمني t = 2 ثانية

لايجاد:

السرعة الزاوية للعجلة ⍵ =؟

حل:

يتم الحصول على السرعة الزاوية من خلال:

وهكذا،

⍵ = (- π-π) / 2 = -1 راد / ث

هل يمكن أن تكون السرعة القصوى سالبة؟

تعتبر السرعة القصوى التي يتم الحصول عليها عندما يكون مشتق السرعة صفرًا. لا توجد طريقة للحصول على أي سرعة إضافية بعد هذه النقطة.

يظهر السالب والموجب فقط الطريقة التي يتحرك بها الجسم أو الجسم عندما يصل إلى سرعته القصوى. بتعبير أدق ، إذا أخذنا في الاعتبار نظام الإحداثيات ، يمكننا أن نرى في أي منطقة ، سواء كانت موجبة أو سالبة ، يكون للجسم السرعة القصوى.

هل يمكن أن تكون السرعة النهائية سالبة؟

الاعلى بسرعة ثابتة يتم الحصول عليها عن طريق جسم عندما يسقط من خلال مائع (يمكن أن يكون أي غاز أو سائل) يُعرف بالسرعة النهائية.

تعمل القوة اللزجة على موازنة وزنها بمجرد غمر جسم كروي في سائل لزج. إذا كانت كثافة الجسم الكروي أقل من كثافة السائل المحيط ، فسيبدأ الجسم في الهجرة لأعلى. سلبي السرعة النهائية يتم تطبيقه على هذه السرعة النهائية الاتجاهية الصاعدة.

هل يمكن أن يكون التغير في السرعة سالبًا؟

عندما نحسب الفرق بين السرعة النهائية للجسم وسرعته الابتدائية ، يسمى هذا التغير في سرعة ذلك الجسم.

نظرًا لأن السرعة النهائية والمبدئية يمكن أن تكون سالبة ، يمكن أن يكون تغيير السرعة سالبًا أيضًا. علاوة على ذلك ، إذا اختلفت السرعة النهائية عن السرعة الابتدائية في اتجاه سلبي ، فسيكون تغيير السرعة سالبًا.

نأمل أن نكون قد قدمنا ​​لك حلولاً مرضية لاستفساراتك حول هل يمكن أن تكون السرعة سالبة ، وكيف يمكن أن تكون السرعة سالبة ، ومتى تكون السرعة سالبة ، وغير ذلك الكثير. يرجى زيارة موقعنا على شبكة الإنترنت لقراءة المزيد من المقالات المتعلقة علم.

ألبا ب.راجاي

أنا ألبا رجائي ، أكملت درجة الماجستير في العلوم مع تخصص في الفيزياء. أنا متحمس جدًا للكتابة عن فهمي للعلوم المتقدمة. أؤكد أن كلماتي وأساليبي ستساعد القراء على فهم شكوكهم وتوضيح ما يبحثون عنه. بصرف النظر عن الفيزياء ، أنا راقصة كاثاك مدربة وأيضًا أكتب مشاعري في شكل شعر أحيانًا. أستمر في تحديث نفسي في الفيزياء وكل ما أفهمه أقوم بتبسيطه وإبقائه في صلب الموضوع بحيث يوصل القراء بوضوح. يمكنك أيضًا الوصول إلي على: https://www.linkedin.com/in/alpa-rajai-858077202/

آخر المقالات