هل السرعة صفر عند أعلى نقطة: متى وكيف ولماذا والمشكلات والحقائق


في هذه المقالة ، سنتحدث عن السرعة الصفرية ، وهي السرعة صفر في أعلى نقطة ، والسبب ، وحقائق مختلفة.

يتسارع الجسم في الاتجاه التصاعدي مع الطاقة الحركية ، ويتم تحويل طاقته الحركية إلى طاقة كامنة ولديها أعلى طاقة كامنة بمجرد بقاء الطاقة الحركية مع الجسم صفرًا ، وبالتالي تصبح سرعة الجسم صفرًا.

ما هي السرعة الصفرية؟

السرعة هي معدل التغير في الموضع في وقت معين.

تكون سرعة الجسم صفرًا إذا كان الجسم يميل إلى البقاء ثابتًا في موضع واحد خلال فترة زمنية معينة أو إذا عاد الجسم إلى موضعه الأولي بعد الإزاحة.

رسم بياني للموضع والوقت للسرعة الصفرية

على الرسم البياني للموضع والوقت ، فإن سرعة الجسم تساوي صفرًا إذا كان منحدر الرسم البياني يوازي المحور x.

الرسم البياني التالي يشرح نفسه.

هي السرعة صفر عند أعلى نقطة
Position-Time رسم بياني لكائن في حالة سكون

يظهر الرسم البياني أعلاه في يبقى موضع الكائن دون تغيير طوال الوقت. ومن ثم فإن سرعة الجسم هي صفر.

هذا صحيح أيضًا عندما يعود الكائن إلى الموضع الذي بدأ منه رحلته. هو مبين بوضوح في الرسم البياني أدناه.

هي السرعة صفر عند أعلى نقطة
يعود Position-Time Graph لكائن ما إلى الموضع الأصلي

يوضح الرسم البياني أعلاه أن الجسم قد تم إزاحته من x1 ل x2، لكنه يعود بعد ذلك إلى x1 بعد فترة زمنية معينة. ومن ثم ، فإن التغيير في الموضع يصبح الآن صفرًا ، وبالتالي فإن السرعة تساوي صفرًا أيضًا.

قراءة المزيد عن السرعة الصفرية: ماذا وكيف ومتى وأمثلة ومشكلات.

لماذا السرعة صفر عند أعلى نقطة؟

عندما يرتفع الجسم إلى أعلى وأعلى فوق سطح الأرض ، فإنه يخزن الطاقة في شكل طاقة كامنة.

بمجرد تحويل كل الطاقة الحركية للجسم إلى طاقة كامنة ، لا يتسارع الجسم أكثر من ذلك ، ولكنه يبقى هناك لبضع ثوان حتى تمارس قوة بسبب الجاذبية والتي تسحب الجسم تجاه نفسه.

ثم يعود الجسم لأسفل باتجاه الأرض عند تحويل الطاقة الكامنة التي اكتسبها إلى طاقة حركية.

السرعة الأفقية الصفرية لجسم في حركة مقذوفة

يتحرك جسم في حركة مقذوفة في بعدين ، اتجاه x واتجاه y.

حركة مقذوفة من جسم

في البداية ، عندما يبدأ الكائن رحلته من أصله ، يكون لدينا كلاهما السرعة الأفقية وكذلك السرعة العمودية. بمجرد أن تصل إلى أعلى نقطة حيث يتم تحويل كل طاقتها الحركية إلى طاقة كامنة ، فإنها تتوقف عن التسارع لفترة من الوقت وتستمر في التحرك في الاتجاه الأفقي بدلاً من المسار العمودي ، وبعد ذلك بسبب الجاذبية تتسارع إلى أسفل.

ماذا يحدث للجسم عندما تصبح سرعته صفرًا عند أعلى نقطة؟

يبقى الجسم في حالة سكون لأقل مدة زمنية عندما تصبح سرعته صفرًا.

عندما يصل الجسم إلى أعلى نقطة في طيرانه ، تصبح الطاقة الحركية للجسم صفرًا ولها أعلى طاقة كامنة يمكن أن يمتلكها.

يظهر التباين في طاقة الجسم في الرسم البياني أدناه.

هي السرعة صفر عند أعلى نقطة
صبي يركل كرة القدم

يُلاحظ أن الكرة لديها أقصى طاقة حركية عند الركل والتي تستمر في التناقص مع بلوغ الكرة الارتفاع. يتم تحويل الطاقة الحركية المتناقصة إلى طاقة كامنة وتكون الحد الأقصى عندما تصل الكرة إلى أعلى نقطة.

تكون سرعة الكرة هي الحد الأقصى خلال رحلتها الأولى.

عند أعلى نقطة KE = 0 ؛ هذا هو

1 / 2mv2=0

منذ الكتلة محفوظة، من الواضح أن سرعة الجسم تساوي صفرًا عند هذه النقطة.

v2=0

يتم الحفاظ على طاقة الجسم أثناء طيرانه. يتم تحويل الطاقة الحركية الأولية إلى طاقة كامنة حتى تختفي الطاقة الحركية للجسم ، ثم يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية.

سرعة الجسم في رحلة فوق السطح بسبب الجاذبية

عندما تتمتع الكرة بأقصى طاقة كامنة ، فإنها تميل إلى احتلال المساحة عند أعلى نقطة لها بمجرد تحويل كل طاقتها الحركية إلى طاقة كامنة. هذا فقط لأن الجاذبية الأرضية التي تمارس على الجسم ، تسحب الجسم إلى السطح. ومن ثم ، فإن الجسم يلاحظ السقوط الحر ويتسارع إلى أسفل.

Problem1: احسب الطاقة الحركية والطاقة الكامنة لجسم كتلته ٥ كجم معلق فوق الأرض بارتفاع ١٠٠ متر.

حل: ارتفاع الجسم عن الأرض ع = 100 م.

كتلة الجسم م = 5 كجم

تعطى المعادلة الطاقة الكامنة للجسم

V = mgh

= 5 كجم × 9.8 م / ث2 x100 = 4900

= 4.9 ألف جول

الطاقة الكامنة المرتبطة بالجسم 4.9 كيلو جول.

سرعة الجسم صفر. ومن ثم ، فإن الطاقة الحركية للجسم هي

KE = 1 / 2mv2= 1/2 م × 0 = 0

الطاقة الحركية للجسم هي صفر.

2 المشكلة: خذ بعين الاعتبار نفس الجسم المربوط على ارتفاع 100 متر من فوق الأرض والذي ينجرف قليلاً بفعل سرعة الرياح العالية. أوجد التغير في الطاقة الكامنة للجسم إذا أزاح موضعه بمقدار 10 سم في ثانيتين.

معطى: الإزاحة x = 10 سم = 0.10 م ، الوقت t = 2 ثانية

ت = Δx / t = 0.1 / 2 = 0.05 م / ث

الطاقة الحركية للجسم الآن

KE = 1 / 2mv2= 1/2 × 5 × (0.05)2

= 1/2 × 5 × 0.0025 = 0.00625 جول

يوفر الطاقة الكامنة للجسم على ارتفاع 100 متر 4.9 كيلو جول.

عندما يبدأ الجسم في الحركة ، تتحول الطاقة الكامنة للجسم إلى طاقة حركية.

وبالتالي فإن الطاقة الكامنة المرتبطة بالجسم بعد أن يزيح الجسم 10 سم عن الارتفاع أعلاه ستكون

PE = PEفي البداية - KE = (4.9 ألف - 0.00625) J = 4.89 ألف جول

اقرأ المزيد عن الطاقة الكامنة.

الأسئلة المتكررة

هل سرعة سقوط الجسم من الارتفاع سالبة؟

يتم إعطاء سرعة الجسم بسبب اختلاف الجاذبية مع الارتفاع من خلال الصيغة

نظرًا لأن الفرق بين الارتفاع النهائي والارتفاع الأولي يصبح سالبًا بسبب انخفاض الارتفاع ، فإن سرعة سقوط الجسم سالبة.

هل تم حفظ زخم الجسم عند أعلى نقطة؟

الجسم لديه زخم مرتبط به عندما يتحرك بسرعة.

عندما يكون الجسم في أعلى نقطة فوق السطح ، فإن الجسم لا يمتلك طاقة حركية مرتبطة به لأن سرعة الجسم تساوي صفرًا ؛ ومن ثم فإن زخم الجسم هو أيضًا صفر.

ما هو السقوط الحر؟

يميل الكائن بعد بلوغ أعلى نقطة في طيرانه واكتساب أعلى طاقة كامنة إلى العودة إلى السطح.

يُطلق على السقوط السريع والحركة الحرة للجسم بسبب تأثير قوة الجاذبية التي تمارسها الأرض السقوط الحر للجسم.

لماذا تسارع الجسم عند أعلى نقطة تساوي صفرًا؟

سيكون التسارع صفراً إذا لم يكن هناك اختلاف في سرعة الجسم.

في أعلى نقطة ، لا يمتلك الجسم طاقة حركية حيث يتم تحويل كل طاقته الحركية إلى طاقة كامنة ، وبالتالي تكون السرعة صفرًا ولا يتسارع الجسم.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...