السرعة الثابتة مقابل الرسم البياني الزمني: الرسوم البيانية والتحليل التفصيلي


تشير عبارة "ثابت" إلى حالة الاستقرار. ماذا يحدث عندما يكون الكائن سرعة يبقى ثابتا؟ لنلقِ نظرة على الرسم البياني للسرعة الثابتة مقابل الوقت لنرى ما نتحدث عنه.

عندما يتحرك جسم أو جسم بسرعة ثابتة ، فإن السرعة الثابتة مقابل الرسم البياني الزمني لن يكون لها ميل. ولأن السرعة تظل ثابتة ، أي أنها لا تتغير حتى عندما يتغير الزمن ، فلن يكون هناك تسارع.

السرعة مقابل الرسم البياني الزمني:

إن سرعة جسم أو جسم ما هي إلا سرعته في اتجاه معين. هذا يعني أنه إذا كان جسمان أو جسمان يتحركان بنفس السرعة ولكن ليس في نفس الاتجاه ، فإن سرعتهما ستختلف.

في الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت ، سيكون هناك وقت على المحور الأفقي (المحور السيني) لأنه المتغير المستقل. في نفس الوقت ، على المحور الرأسي (المحور ص) ، ستكون هناك سرعة الجسم لأنه يعتمد على الوقت. الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت هو الرسم البياني المستخدم لمقارنة تغير السرعة مع الوقت. علاوة على ذلك ، باستخدام هذا الرسم البياني ، يمكن إيجاد السرعة واتجاه حركته ، وتسارع الجسم ، وإزاحة الجسم. سيعطينا ميل الخط في الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت تسارع الجسم. من ناحية أخرى ، ستعطينا المساحة الواقعة أسفل هذا الخط إزاحة الجسم.

معنى منحدر السرعة مقابل الرسم البياني الزمني:

في الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت ، يعطينا ميل الرسم البياني العجلة. كما نعلم ، إذا قسمنا التغيير في المحور y لتغيير المحور x ، فإننا نحصل على ميل الرسم البياني. نتيجة لذلك ، يمكننا كتابة:

نعلم الآن أن السرعة تقاس على المحور ص ، والوقت يقاس على المحور س. نتيجة توصيل قيم المحور y والمحور x ، نحصل على:

ومع ذلك ، فإن قسمة التغيير في السرعة على مرور الوقت ينتج عنها قيمة التسارع. نتيجة لذلك ، بالنظر إلى ميل الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت ، يمكن للمرء حساب العجلة. وهكذا يمكننا أن نكتب:

المنحدر = التسارع أ

عندما يكون المنحدر أكثر حدة ، تكون قيمته أعلى ، وبالتالي يكون التسارع أكبر. وعندما يكون المنحدر أقل حدة ، أو قد نقول أنه أقل حدة ، تكون قيمته أقل ، وبالتالي تكون التسارع أقل. 

معنى شكل السرعة مقابل الرسم البياني الزمني:

لا يعطي ميل الرسم البياني مقدار التسارع فحسب ، بل يخبرنا أيضًا عن كيفية تسارع الجسم ، أي ما إذا كان يتزايد أم يتناقص أم لا يتسارع. إذا كان الرسم البياني يحتوي على ملف منحدر موجب ، سيكون له أيضًا تسارع إيجابي. وبالمثل ، إذا كان ميل الرسم البياني سالبًا ، فهذا يعني أن التسارع سالب أيضًا. أخيرًا ، إذا لم يكن للرسم البياني ميل أو ميل صفري ، فإن الجسم لا يتسارع أو يكون له تسارع صفري.

لمزيد من فهم التسارع الموجب والسالب والصفر ، ضع في اعتبارك مثال القوارب. كان القارب ثابتًا في البداية على ضفة النهر. قررت مجموعة من الناس القيام برحلة نهرية بالقارب بعد مرور بعض الوقت. نتيجة لذلك ، يؤدي تشغيل المحرك إلى زيادة سرعة القارب ويبدأ القارب في التحرك. يسير القارب الآن بسرعة ثابتة مع اقترابه من منتصف النهر. تباطأوا ثم توقفوا أخيرًا عندما لاحظوا الوجوه المألوفة على متن قارب آخر. يعيدون تشغيل القارب بعد وقت محادثة. هكذا سيبدو الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت للسيناريو بأكمله:

إذا قمنا بتحليل الرسم البياني ، يمكننا أن نلاحظ أن القارب ليس له سرعة لأنه يقف على ضفة النهر. عندما يبدأ الناس تشغيل محرك القارب ، تزداد السرعة بمرور الوقت. نتيجة لذلك ، سيكون ميله موجبًا ، لذا فإن تسارعه سيكون موجبًا. عندما يتحرك القارب بسرعة ثابتة ، سيكون الرسم البياني خطًا مستقيمًا ، وبالتالي لن يكون له تسارع. بعد ذلك ، عندما يبطئ القارب ويتوقف ، سيكون ميله سالبًا ، وبالتالي سيكون له تسارع سلبي ، وهو ما يسمى أيضًا بالتباطؤ.

إذا أردت أن تعرف كيفية إيجاد التسارع في الرسم البياني للزمن والسرعة، تصفح هذه المقالة. دعونا الآن نركز على الرسم البياني للسرعة الثابتة مقابل الوقت ، وهو الهدف الأساسي لهذه المقالة.

السرعة الثابتة مقابل الرسم البياني الزمني:

في كل فترة زمنية ، إذا كان جسم أو جسم يسير بنفس المسافة في نفس الاتجاه ، فيمكننا القول إن سرعته ثابتة. نظرًا لأن السرعة لا تتغير بمرور الوقت ، فإن مخطط السرعة الثابتة مقابل الرسم البياني الزمني سيكون خطًا أفقيًا يوازي المحور x أو محور الوقت. لا يوجد ميل للخط على الرسم البياني لأنه أفقي. نتيجة لذلك ، يمكننا أن نستنتج أن الجسم الذي يتحرك بسرعة ثابتة ليس له تسارع.

لنفترض أن سيارة تتحرك في الاتجاه الشرقي بسرعة ثابتة 7 م / ث ، أي في كل ثانية ، تقطع مسافة 7 م.

إذا تم رسم الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت للبيانات المعطاة للسيارة ، فسيبدو الرسم البياني كما يلي.

السرعة الثابتة مقابل الرسم البياني الزمني

يمكننا ملاحظة أنه نظرًا لأن حركة السيارة مستمرة ، فإن التمثيل البياني للسرعة مقابل الوقت هو خط أفقي. كما نعلم ، الخط الأفقي ليس له ميل ؛ ومن ثم لا يوجد تسارع. يمكن إثباتها رياضياً على النحو التالي: 

∴ أ = 0 م / ث2

أسئلة وأجوبة (أسئلة وأجوبة):

س: كيف يمكنك معرفة أن السرعة ثابتة على الرسم البياني الزمني للسرعة؟

الجواب: يكشف ميل الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت عن معلومات تتعلق بالسرعة والتسارع.

ضع في اعتبارك جسمًا يتحرك بأي سرعة وقم برسم الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت لمعرفة حركته. إذا كان جسم ما يتحرك بسرعة ثابتة ، فهذا يدل على أنه لا يوجد تغيير في السرعة مع مرور الوقت. وبالتالي فإن الرسم البياني ليس له منحدر. هذا يعني أنه إذا كان التمثيل البياني للسرعة مقابل الوقت خطًا أفقيًا ، فيمكننا القول إن سرعته ثابتة.

س: إذا كان الجسم غير متسارع ، فهل يعني أنه مستقر؟

الجواب: يقال إن الجسم يتسارع إذا استمرت سرعته في التغير مع مرور الوقت.

يشير المصطلح "ثابت" إلى جسم ليس له سرعة وبالتالي ليس له تسارع. علاوة على ذلك ، إذا تحرك كائن عند أ السرعة الثابتة (التي لا تتغير بمرور الوقت) ، لن تتسارع. نتيجة لذلك ، يمكننا أن نستنتج أنه إذا كان التسارع صفرًا ، فإنه ليس بالضرورة ثابتًا ؛ يمكن أن يسافر بسرعة ثابتة.

س: كيف يمكن أن يتحرك جسم بعجلة صفرية؟

الجواب: لا يمكن لأي شيء أو جسم أن يتحرك إلا إذا كان تحت تأثير القوة.

وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، إذا كان تسارع جسم أو جسم يساوي صفرًا ، فهذا يعني أنه لا توجد قوة محصلة تؤثر عليه. القوة الكلية هي صفر تعني أن القوة المعاكسة المؤثرة على جسم أو جسم تلغي بعضها البعض. نتيجة لذلك ، يمكننا القول إن الجسم أو الجسم يمكن أن يتحرك حتى بدون تسارع. 

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