7 مثال على السرعة السلبية: أمثلة ومشكلات


في هذه المقالة ، سنناقش بعض أمثلة السرعة السلبية ونحل المشكلات ذات الصلة.

بعض الأمثلة على السرعة السلبية هي كما يلي: -

سقوط الجسم

جسم يتسارع لأسفل من ارتفاعات أكبر إلى أسفل السطح يقلل موضعه أثناء التسارع. نظرًا لأن الموقف يتناقص بمرور الوقت ، فإن سرعة الجسم سالبة.

يتم الحفاظ على طاقة الكائن دائمًا ؛ إنها تتغير فقط من شكل واحد من أشكال الطاقة إلى شكل آخر. بينما يتسارع الجسم لأعلى ، يتم تحويل طاقته الحركية المستخدمة لانجرافه إلى طاقة كامنة وبمجرد تحويل كل الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة ، يبدأ الجسم في التسارع وصولاً إلى الأسطح المحتملة الصفرية.

نظرًا لأن الطاقة محفوظة في شكل الطاقة الكامنة والحركية للجسم الساقط من الارتفاعات ، فإن طاقته الأولية المنتجة ستكون مساوية للطاقة النهائية.

KE1+ PE1= KE2+ PE2

1/2 مو12+ mgh1= 1/2 م22+ mgh2

1/2 ش12+ غ1= 1/2 ق22+ غ2

u12+ 2 غ1=v22+ 2 غ2

u12-v22= 2 جرام (ساعة2-h1)

v22=u12-2 جرام (h2-h1)

v2= √u12-2 جرام (h2-h1)

باختصار ، الطاقة الحركية تساوي الطاقة الكامنة للجسم

1 / 2mv2= mgh

v2= 2gh

ت = √2gh

هذا يعني أن سرعة الجسم أثناء تحليقه في الهواء تعتمد على الارتفاع الذي يكون عنده فوق سطح الأرض.

مع انخفاض ارتفاع الجسم الساقط ، ستنخفض سرعة الجسم بمقدار الجذر التربيعي لارتفاعه. ومن ثم تكون سرعة الجسم سالبة في هذه الحالة.

انزلاق القدمين أثناء محاولة تسلق المنزلق

يجب أن تكون قد لاحظت ذلك بسبب نقص قوة الاحتكاك في شريط التمرير ، ننزلق بشكل متكرر للخلف أثناء تسلق شريط التمرير من الشريحة. هذه يقلل من سرعة الشخص أثناء التسلق وينزلق غالبًا إلى الأرض. ومن ثم ، يعد هذا أيضًا ملف مثال على السرعة السالبة.

تباطؤ الكائن

ينخفض ​​الجسم المتسارع بسرعة فجأة من سرعته ، ثم يكون لدينا انخفاض أسي في سرعة الجسم.

مثال السرعة السلبية
رسم بياني لجسم يتناقص سرعته بمرور الوقت

لمثل هذه الأشياء ، سيكون التسارع سلبيًا أيضًا.

جسم يتحرك في الاتجاه المعاكس بسرعة عالية

أثناء التحرك في اتجاه عكسي من النقطة الأصلية ، سينخفض ​​موضع الكائن فيما يتعلق بالأصل ، وبالتالي فإن سرعة الجسم التي تتغير في الموضع مع مرور الوقت ستكون سالبة.

عندما يأخذ الجسم تسارعًا عكسيًا حادًا ، فإن التسارع يكون موجبًا ولكن سرعة الجسم تكون سالبة.

الرفراف يغطس في النهر من أجل صيد الأسماك

طائر ، طائر الرفراف يغوص في مياه النهر ليصطاد السمك لأن طعامه يتحرك بسرعة سلبية حيث يقترب من سطح الماء من الارتفاع الذي كان يطير فيه.

يمر الضوء عبر الوسط

عندما ينتقل الضوء من وسط إلى آخر ، تتغير سرعة الضوء. عند دخول الوسط الأكثر كثافة ، تقل سرعة أشعة الضوء ، وبالتالي فهي أيضًا مثال على السرعة السالبة، لأن المسافة التي ينقضيها الضوء الموجود في الهواء في ثانية واحدة أكبر مقارنةً بسرعته في الوسط الأكثر كثافة ، حيث ينتقل بشكل أبطأ نسبيًا.

اقرأ المزيد عن سرعة الضوء.

الربيع

يحاول الربيع دائمًا استعادة حجمه الأصلي عند التمدد. إذا تم إرفاق كتلة ثقيلة بأحد طرفي الزنبرك مقارنة بثابت الزنبرك مع الحفاظ على الطرف الآخر ثابتًا ، فعند شد الزنبرك عن طريق سحب كتلة على شريحة أفقية ، فسوف يبني طاقة كامنة والتي سيتم تحويلها إلى طاقة حركية مرة واحدة تم إصداره.

سوف تتحرك الكتلة في اتجاه عكسي بسبب ردود الفعل المتساوية والمعاكسة وستزاح في موضع نحو النقطة الثابتة وتبقى مستقرة. هذه عملية لحظية. بما أن الموقف يتناقص بمرور الوقت ، تكون السرعة سالبة.

تدفق التيار

يكون اتجاه تدفق التيار في الاتجاه المعاكس لحركة شحنات الإلكترون؛ يمكن أيضًا أن يفسر هذا السرعة السلبية للإلكترونات مقارنة باتجاه التيار.

مشاكل محلولة

1 المشكلة: تقطع السيارة مسافة 7 كيلومترات في 7 دقائق ثم تبطئ عند الوصول إلى طريق المنطقة وتقطع مسافة 3 كيلومترات في 9 دقائق. احسب التغير في السرعة.

حل: تبعد السيارة مسافة 7 كيلومترات عن النقطة الأصلية x1= 7 كم ، الوقت المستغرق ر1= 7 دقائق

ومن هنا سرعة السيارة

v1=x1/t1= 7 * 60/7 = 60 كم / ساعة

تقطع السيارة مسافة 3 كيلومترات في 9 دقائق ، ومن هنا تكون سرعة السيارة

v2=x2/t2= 3 * 60/9 = 20 كم / ساعة

ومن ثم التغيير في السرعة

الخامس = الخامس2-V1= 20-60 = -40 كم / ساعة

يصبح التغيير في سرعة السيارة سالب بمجرد إبطائها.

2 المشكلة: يتم الاحتفاظ بوزن كتلته 1 كجم على شريحة أفقية مصنوعة من الزجاج. يتم إرفاق وزن بنابض طوله متر واحد يتم غلق طرفه الآخر في جدار. تُسحب كتلة إلى مسافة 1 سم من موقعها عند استخدام القوة ثم تُرتاح. وبعد ذلك يزيح الوزن 50 سم في الثانية ويستقر على 80 سم من الحائط.

أعثر على السرعة اللحظية للكتلة والطاقة الكامنة للربيع عند سحب الكتلة. أيضا ، احسب الطاقة الكامنة المخزنة في الربيع عندما تم إزاحته على مسافة 50 سم من وضع الراحة. بالنظر إلى ثابت الربيع k = 1.5.

حل:

المعطى: x1= 50 سم ، س2= 80 سم ، ر1= 0 ، ر2= 1 ثانية ؛

لحظية \ السرعة = س2-x1/t2-t1=50-80/1-0=-30cm/s=-0.3m/s

سرعة الوزن -0.3 م / ث وهي سلبية لأن الوزن يزيح في الاتجاه العكسي.

المشكلة 3: أوجد السرعة المتوسطة لجسم ما السفر مع الوقت. تمت ملاحظة المسافة التي انقضت بواسطة الكائن في أوقات مختلفة ، كما هو موضح في الجدول التالي. ارسم الرسم البياني لنفسه.

النزوح (كم)الوقت (دقيقة)
1010
820
630
440

حل: الرسم البياني للموضع الزمني للبيانات أعلاه هو على النحو التالي

التغير في السرعة بالنسبة إلى الوقت يساوي ميل الرسم البياني.

v1=x2-x1/t2-t1=8-10/20-10=-2/10=-2*1000/10*60m/s=-3.3m/s

v2=x2-x1/t2-t1=6-8/30-20=-2/10=-2*1000/10* 60m/s=-3.3m/s

v3=x2-x1/t2-t1=4-6/40-30=-2/10=-2*1000/10*60m/s=-3.3m/s

v4=x2-x1/t2-t1=4-8/40-20=-4/20=-4*1000/20*60m/s=-3.3m/s

يُلاحظ أن سرعة الجسم تظل ثابتة ولكن موضع الجسم يتناقص مع زيادة الوقت ، وبالتالي تكون سرعة الجسم سالبة.

الطاقة الكامنة للربيع تساوي نصف مرة ثابت الزنبرك ومربع الإزاحة.

ش = 1 / 2kx2

= 1/2 * 1.5 * 0.52

= 1/2 * 1.5 * 0.25

= 0.19 جول

وبالتالي ، فإن الطاقة المخزنة في السلسلة كان 0.19 جول.

4 المشكلة: تمشي فتاة مسافة 100 متر باتجاه الشمال في دقيقة واحدة وتعود إلى النقطة التي بدأت منها وتمشي مسافة 1 متر باتجاه الجنوب من هناك في غضون 200 دقائق. احسب سرعتها الفعلية وإزاحتها لتصل إلى النقطة التي هي عليها الآن.

حل: تمشي فتاة 100 متر في البداية باتجاه الشمال في دقيقة واحدة ومن ثم كانت سرعتها في المشي

السرعة = المسافة / الوقت

v1= 100/60 = 1.67 م / ث

بعد ذلك ، تغطي الفتاة مسافة 200 متر في 4 دقائق ، وبالتالي فإن سرعة الفتاة هي

v2= 200/4 * 60 = 0.83 م / ث

لذلك فإن سرعة الفتاة في 5 دقائق هي

الخامس = الخامس2-V1= 0.83-1.67 = -0.84 م / ث

والإزاحة الفعلية للفتاة من موقعها الأصلي هي

س = س2-x1= 200-100 = 100 متر

هذا 100 متر باتجاه الجنوب من الموقع الأصلي.

5 المشكلة: ما هي سرعة الجسم عندما يكون على ارتفاع 10 أمتار فوق سطح الأرض ، وكيف تتغير سرعة الجسم بأي معدل؟

حل: تتناسب سرعة الجسم أثناء تحليقه في الهواء مع الجذر التربيعي لارتفاعه من الأرض والتسارع الناتج عن جاذبية الأرض وفقًا للعلاقة

ت = √2gh

عندما يكون الجسم على ارتفاع 10 أمتار ، فإن سرعته ستكون مساوية لـ

v=√2*9.8*10=√196=14 m/s

عندما ع = 9 م

v=√2*9.8*9=√176.4=13.28 m/s

عندما ع = 8 م

v=√2*9.8*8=√156.8=12.52 m/s

عندما ع = 7 م

v=√2*9.8*7=√137.2=11.71 m/s

عندما ع = 6 م

v=√2*9.8*6=√117.6=10.84 m/s

عندما ع = 5 م

v=√2*9.8*5=√98=9.8 m/s

عندما ع = 4 م

v=√2*9.8*4=√76=8.7 m/s

عندما ع = 3 م

v=√2*9.8*3=√58.8=7.67 m/s

عندما ع = 2 م

v=√2*9.8*2=√39.2=6.26 m/s

عندما ع = 1 م

v=√2*9.8*1=√19.6=4.43 m/s

الارتفاع (م)السرعة (م / ث)تسريع
1014-0.72
913.28-0.76
812.52-0.81
711.71-0.87
610.84-1.04
59.8-1.10
48.7-1.03
37.67-1.41
26.26-1.83
14.43-4.43

يشير هذا إلى أنه مع انخفاض الارتفاع ، تقل سرعة الجسم ، وبالتالي يتناقص التسارع أيضًا. ينخفض ​​تسارع الجسم بشكل حاد عندما يكون بالقرب من سطح الأرض.

6 المشكلة: يدخل شعاع من الضوء إلى دلو من الماء ويمر عبر لوح زجاجي موضوع فيه. أوجد سرعة أشعة الضوء في كل وسط. معامل انكسار الماء 1.3 و 1.5 للزجاج.

حل: RI للماء هو n = 1.3 ،

ن = ج / الخامس

الخامس = ج / ن = 3⊓ * 108* 1.3

الخامس = 2.3 * 108الآنسة

سرعة الضوء الآن 2.3 * 108تصلب متعدد. ومن ثم ، فإن سرعة الضوء في الزجاج هي

ن = ت1/v2

v2=v1/n=2.3*108/ 1.5

الخامس = 1.5 * 108الآنسة

ومن ثم فإن سرعة الضوء في الزجاج * 108تصلب متعدد.

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

الأسئلة المتكررة

لماذا السرعة سلبية؟

يتم تعريف السرعة على أنها تغيير في موضع كائن بفترات زمنية مختلفة.

إذا تغير موضع كائن ما بمرور الوقت ، فسيكون الاختلاف في الموضع بالنسبة إلى موضعه السابق سالبًا ، وبالتالي ستكون السرعة سالبة مقارنة بالفاصل الزمني السابق.

كيف يمكن أن تكون سرعة طور الضوء سالبة؟

المسافة المقطوعة بشعاع واحد من الضوء أو موجة واحدة في ثانية واحدة من الزمن تسمى سرعة الطور.

السرعة السلبية يأتي إلى المشهد بينما ينتقل الضوء من وسط إلى آخر لأن سرعة الضوء تتناقص عند دخوله إلى الوسط الأكثر كثافة.

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

الارتباط هل المجال الكهربائي متجه؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

هل المجال الكهربائي متجه؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

يتم إنشاء المجال الكهربائي بسبب الجسيمات المشحونة. ستوضح هذه المقالة ما إذا كان المجال الكهربائي هو كمية قياسية أو كمية متجهة. المجال الكهربائي هو متجه لأنه يحتوي على ...