السرعة السلبية والتسارع السلبي: لماذا وكيف ورسم بياني ومثال وحقائق مفصلة


في هذه المقالة ، سنناقش اعتماد السرعة السالبة والتسارع السلبي على بعضهما البعض ببعض الأمثلة والرسوم البيانية.

إذا كان الجسم ينحرف في الاتجاه المعاكس لحركته ، فإن سرعة الجسم تكون سالبة. تم العثور على تسارع الجسم ليكون سالبًا إذا انخفضت سرعة الجسم بمرور الوقت.

ما هي السرعة السلبية؟

السرعة السالبة هي نسبة إزاحة جسم في اتجاه بعيد عن اتجاه حركته.

إذا كان اتجاه حركة الجسم معكوسًا فإن الإزاحة تكون سرعة الجسم سالبة.

السرعة معطاة من خلال المعادلة

ت = (Δx / Δt) = (x2-x1) / (ر2-t1) - (1)

لكي تكون السرعة سالبة في المعادلة أعلاه (1) ،

x2>x1

يجب أن يكون الإزاحة النهائية للجسم أقل من الإزاحة الأولية.

ما هو التسارع السلبي؟

سيُظهر الجسم الذي يتباطأ بمرور الوقت انخفاضًا في سرعة الجسم مع الوقت والمسافة.

يُقال أن الجسم يتسارع إذا حدث تغير في سرعة الجسم أثناء حركته. تتنوع سرعة الجسم وتنخفض مع الإزاحة ، فإن الإسراع لأسفل للجسم سيقلل من تسارع الجسم.

أ = (v / t) = (v2-v1) / (ر2-t1)

لكي يكون التسارع سالبًا في المعادلة أعلاه (2) ،

v2>v1

لكي يكون التسارع سالبًا ، يجب أن يكون التسارع الأولي للجسم أكبر من سرعة الجسم عند زيادة التسارع.

هل يمكن أن يكون لديك تسارع سلبي أو تسارع سلبي؟

هذا ممكن في حالة تباطؤ الجسم في سرعته ، أو السقوط من ارتفاع أكبر ، أو الابتعاد عن الاتجاه الأصلي للحركة ، وعكس اتجاهه.

إذا تغير موضع جسم ما بعيدًا عن اتجاه حركته وتناقصت سرعته بمرور الوقت ، فهذا يعني أن الجسم قد تغير السرعة السلبية والتسارع السلبي على حد سواء.

يمكننا النظر في مثال بسيط لمذنب يقترب من الشمس من سديم بعيد عن طريق الانجذاب نحو قوة جاذبية الشمس. ولكن مع اقترابها من الشمس ، تكتسب طاقة كامنة وتتحول عن اتجاه حركتها ، وتتسارع بعيدًا عن الشمس في مسار مكافئ.

نظرًا لأن المذنب بعيد عن الشمس ، فإن سرعته تبلغ حوالي 2000 ميل في الساعة ، بمجرد أن يقترب من الشمس تصبح سرعته حوالي 100000 ميل في الساعة بسبب قوة الجاذبية الخارجية للشمس على المذنب. عند الانحراف عن الشمس ، تكون سرعتها عالية وتنخفض مع زيادة المسافة من الشمس.

ومن ثم تكون سرعة المذنب سالبة في الواقع أثناء السفر بعيدًا عن الشمس ، وبالتالي فإن التسارع سالب أيضًا حيث تتناقص السرعة مع مرور الوقت.

قراءة المزيد عن المذنبات.

الرسم البياني للتسريع السلبي للسرعة السالبة

لقياس سرعة الجسم ، علينا رسم رسم بياني لإزاحة جسم ما في مدة زمنية مختلفة. فيما يلي رسم بياني للموضع والوقت لجسم متباطئ.

السرعة السلبية والتسارع السلبي
موقف الوقت الرسم البياني

يوضح الرسم البياني أن إزاحة الجسم في اتجاه عكسي وأن موضع الجسم من أصله يتناقص بمرور الوقت. عند إيجاد ميل الرسم البياني للموضع والوقت ، ستجد سرعة التمثيل البياني. في الرسم البياني أعلاه ، تقل سرعة الجسم بمرور الوقت وبالتالي تُحسب السرعة على أنها سالبة.

لمعرفة تسارع جسم ما ، نرسم رسمًا بيانيًا للسرعة مقابل معدل الوقت لتغير السرعة. الرسم البياني كالتالي:

السرعة السلبية والتسارع السلبي
الرسم البياني السرعة والوقت

من الرسم البياني ، يمكننا أن نرى أن السرعة تنخفض خطيًا بمرور الوقت. يعطي ميل الرسم البياني عجلة الجسم. بما أن السرعة تقل بمرور الوقت ، فإن التسارع يكون سالبًا.

إذا تسارع الجسم بسرعة أعلى من السابقة ، فسنحصل على a الميل الموجب للرسم البياني وبالتالي تسارع موجب.

مثال على السرعة السالبة والتسارع السالب

لنفترض أن طائرة تسير بسرعة 850 كم / ساعة تتسارع على ارتفاع منخفض إلى سرعة 580 كم / ساعة ثم تنزل إلى سطح الأرض لتخفض سرعتها أثناء هبوطها. يتم استنتاج السرعة الأفقية للطائرة بينما تنخفض السرعة الرأسية أيضًا أثناء هبوط الطائرة على الأرض.

هنا ، في هذه الحالة ، تتناقص المسافة بين الطائرة ومنطقة الهبوط بمرور الوقت. في البداية ، كانت الطائرة تحلق على ارتفاع 10,000 متر فوق السطح ثم تتبع الارتفاع الأدنى على ارتفاع 8000 متر في 10 دقائق. ثم يمكن حساب السرعة على أنها التغيير في الموضع فيما يتعلق بالموضع الأولي والوقت الذي تعطيه المعادلة

ت = (س2-x1) / (ر2-t1)

هنا ، x1= 10000 متر x2= 8000 متر ،

ومن ثم ، فإن سرعة الطائرة أثناء النزول إلى الارتفاعات المنخفضة هي -3.33 م / ث. يُلاحظ أنه مع انخفاض ارتفاع المستوى ، يتم حساب سرعته وتبيّن أنها سالبة.

إن تسارع المستوى هو سرعة متفاوتة مع مرور الوقت ، تُعطى من خلال العلاقة

أ = (v2-v1) / Δt

كانت السرعة الأولية للطائرة 850 كم / ساعة ثم تم تخفيضها إلى 580 كم / ساعة. ومن ثم ، فإن تسارع الطائرة مع تناقص السرعة هو

لدينا v1= 850 كم / س ، الخامس2= 580 كم / ساعة ، Δt= 600 ثانية

a=(580-850)/600=-270/600=-0.45m/s2

بما أن السرعة تتناقص بمرور الوقت ، يصبح العجلة سالبًا.

كيف تعمل السرعة السلبية والتسارع السلبي؟

ترتبط السرعة ارتباطًا مباشرًا بالتغير في الإزاحة بينما يعتمد تسارع الجسم على التغيير في سرعته.

تعكس السرعة السالبة اتجاه الجسم حيث تكون الإزاحة في المحور السالب للنظام بينما تنخفض سرعة الجسم بسبب التسارع السلبي.

تعمل السرعة السالبة على سحب الجسم للخلف في اتجاه معاكس لحركته والعجلة السالبة تبطئ من سرعة الجسم المتسارع وبالتالي تتباطأ.

الجسم الذي يسقط على الأرض من ارتفاع معين يحول الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية المستخدمة لإزاحة نفسه من الارتفاع إلى سطح الأرض. ينخفض ​​ارتفاع الجسم عن الأرض من حيث بدأت رحلته في البداية. التوافق ، سرعة الجسم سالبة لأن إزاحة الجسم في محور سالب.

لنفترض أننا ألقينا شيئًا في حركة مقذوفة ، فإن سرعة الجسم عند الوصول إلى أعلى مستوى ينخفض ​​الارتفاع بمجرد تحويل كل الطاقة الحركية للجسم مرة أخرى إلى الطاقة الكامنة للجسم.

من هنا تزداد سرعة الجسم مبدئيًا حيث يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية وبسبب قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم ، ثم تنخفض السرعة قليلاً أثناء التسارع لأسفل ويتم خصمها بشكل حاد عندما تصل بالقرب من سطح الأرض .

نظرًا لتناقص السرعة مع الوقت ، يكون الفرق في السرعة السابقة والسرعة الابتدائية سالبًا ، وبالتالي يكون تسارع الجسم سالبًا.

عندما تكون السرعة سالبة والتسارع سلبي ماذا يحدث للشيء؟

عندما تكون سرعة الجسم سالبة ، تكون الإزاحة في الاتجاه العكسي وعندما يكون التسارع سالبًا تنخفض سرعة الجسم المتسارع.

مع انخفاض سرعة الجسم وتسارعه ، يتم تحويل الطاقة الحركية للجسم إلى الطاقة الكامنة للجسم. يمكننا حتى اعتبار أن هناك بعض التأثير الخارجي على الجسم بسبب انخفاض سرعة الجسم.

قراءة المزيد عن الرسم البياني للسرعة السلبية: الرسوم البيانية المختلفة وتفسيراتها.

الأسئلة المتكررة

س 1. كيف سيبدو الرسم البياني للسرعة مقابل الوقت للمذنب الذي يقترب من الشمس ثم ينحرف للخلف؟ اشرح الرسم البياني للأمر نفسه فيما يتعلق بالسرعة والعجلة.

تبلغ سرعة المذنب أثناء اقترابه من الشمس من مسافة بعيدة حوالي 2000 كم / ساعة ، وتزداد مع زيادة سحب الجاذبية على المذنب مع انخفاض المسافة

تصبح السرعة حوالي 1 لتر كم / ساعة عندما تكون بالقرب من الشمس. ومن ثم ، فإن التغير في سرعة المذنب يكون موجبًا ، وبالتالي فإن تسارع المذنب موجب أيضًا كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.

السرعة السلبية والتسارع السلبي
الرسم البياني الزمني للسرعة v / s للمذنب في السديم الشمسي

تستقبل الطاقة من الشمس وتنسحب مرة أخرى عكس جاذبية الشمس وتقلل سرعتها تدريجيًا بينما تنقضي المسافة بعيدًا عن الشمس. في البداية ، سيكون هناك انخفاض كبير في السرعة حيث يفقد المذنب طاقته الإضافية التي يتلقاها من إشعاع الشمس بسرعة.

نظرًا لأن سرعة المذنب تتناقص ، فإن تسارع المذنب يكون سالبًا ويظهر نفس الشيء في الرسم البياني حيث تنحدر السرعة مع مرور الوقت.

س 2. ضع في اعتبارك أن جسمًا يتباطأ ، استنادًا إلى إزاحة جسم بعيدًا عن موضعه الأصلي مع مرور الوقت ، تم حساب السرعة ورسمها في نفس الفترة الزمنية. الرسم البياني مبين أدناه. بناءً على الرسم البياني التالي ، احسب تسارع الجسم عندما يساوي الوقت 5 ثوانٍ.

الرسم البياني السرعة والوقت

حل: من الرسم البياني أعلاه ، سرعة الجسم في الوقت t = 5seconds ، كانت سرعة الجسم v = -20 m / s.

السرعة هي حاصل ضرب عجلة الجسم خلال تلك الفترة.

[اللاتكس] v = في [/ اللاتكس]

ومن ثم ، فإن تسارع الجسم هو

[اللاتكس] a = \ frac {v} {t} [/ اللاتكس]

[اللاتكس] a = \ frac {-20m / s} {5s} = - 4m / s ^ 2 [/ latex]

لذلك ، فإن معدل تسارع جسم ما في الوقت t = 5 ثوان كان -4m / s2.

هل العجلة السالبة هي نفسها تسارع الجسم؟

يكون تسارع الجسم سالبًا إذا كانت سرعة الجسم تنخفض بمرور الوقت.

إذا انخفضت سرعة الجسم مع المسافة ، فيُقال إن الجسم يتباطأ بمرور الوقت. يترافق الجسم المتباطئ مع تسارع سلبي.

لماذا تكون سرعة سقوط جسم من ارتفاع سالبة؟

إذا تحرك الجسم في اتجاه عكسي ، فإن الفرق بين الإزاحة النهائية والإزاحة الأولية يكون سالبًا.

نظرًا لأن إزاحة الجسم الساقط في اتجاه عكسي ، فهو السرعة وبالتالي فإن التسارع سيكون سالبًا.

هل من الممكن قياس المسافة التي يقطعها جسم من الرسم البياني للزمن والسرعة؟

نعم ، يمكن إيجاد إزاحة جسم من الرسم البياني للسرعة والزمن.

نظرًا لأن السرعة يتم تعريفها على أنها المسافة التي ينقضيها الجسم في وقت معين ، فستكون المسافة مساوية لسرعة الجسم خلال ذلك الوقت والمدة الزمنية التي تم فيها ملاحظة السرعة.

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