ما هو الإزاحة الأفقية: جوانب ومشاكل مختلفة


كما درسنا نوعين من الإزاحة وهما الإزاحة الرأسية والإزاحة الأفقية. في هذا المنشور ، سنلقي نظرة على ماهية الإزاحة الأفقية وكيف تعمل. 

بكلمات بسيطة ، إذا بدأنا التحرك على المحور x ووصلنا إلى نقطة معينة ، فإن أقصر طول بين النقطة الأولية والنقطة الأخيرة على المحور x يسمى الإزاحة الأفقية. أو يمكننا القول إن الإزاحة على المحور x تسمى الإزاحة الأفقية.    

A حركة المقذوفات في المحور الأفقي الناتج عن عامل خارجي يشار إليه بالحركة الأفقية. الجوانب الرأسية والأفقية للقذيفة طبيعية ومستقلة عن بعضها البعض لمدى صغير. 

طوال مسار القذيفة ، يبقى المكون الأفقي لسرعة القذيفة كما هو. هذا يرجع إلى حقيقة أنه لا توجد قوة أفقية تعمل على المقذوف بمجرد إطلاقه. نتيجة لذلك ، يتحرك الصاروخ أفقيًا بنفس السرعة. تُستخدم المعادلة التالية لحساب المسافة التي تقطعها قذيفة: 

المسافة = السرعة [اللاتكس] \ مرات [/ اللاتكس] الوقت 

ما هو الإزاحة الأفقية
رصيد الصورة: الماعز اللذيذ
ما هي الإزاحة الأفقية

ما هي الإزاحة الأفقية في حركة المقذوفات؟ 

تسمى النقطة التي يمكن أن يصل إليها الجسم عند المحور السيني الإزاحة الأفقية لجسم في حركة مقذوفة.

الإزاحة الأفقية يعتمد على سرعة بدء الكيان. حتى إذا أطلقنا جسمًا في زاويتين مختلفتين من الإسقاط ، فسيكون الإزاحة الأفقية أو مدى وصول المقذوف في كلتا الحالتين متماثلًا.  

المقذوف هو نوع من الحركة يسير فيه الكيان على طول مسار مكافئ متوازن شعاعيًا. مسار الكيان هو المسار الذي يسلكه. الوقت الوحيد الذي توجد فيه حركة المقذوف هو إذا تم تطبيق بعض القوة في بداية المسار ، وبعد ذلك تكون الجاذبية هي المصدر الوحيد للتداخل. 

أمثلة الإزاحة الأفقية 

كل إزاحة على المحور x هي مثال على الإزاحة الأفقية. بعض الأمثلة معطاة أدناه ؛ 

الحد الأدنى للفجوة بين بداية السيارة وموضعها النهائي على طريق مستقيم وسلس. 

أقصر مسافة بين الموضع الأولي والموضع النهائي لقارب يتحرك على الماء في النهر. 

أقصر مسافة بين الموضع الأولي والموضع النهائي للرصاصة التي تم إطلاقها من مسدس.

الإزاحة الأفقية عند أقصى ارتفاع 

كما نعلم ، فإن الإزاحة الأفقية هي الإزاحة على المحور x ، لذا فإن المكون الرأسي للإزاحة سيكون صفراً ، ولهذا السبب سيكون الحد الأقصى للارتفاع صفرًا أيضًا.   

الإزاحة الأفقية للبندول 

البندول أساسي هزاز توافقي لعمليات النزوح الصغيرة. يُعرَّف البندول البسيط بأنه جهاز به كتلة صغيرة معلقة على سلك أو خيط خفيف ، يُعرف أيضًا ببساطة بالبندول بوب. طول القوس بشكل بسيط الحركة المتناسقة يعرف بإزاحة البندول.

الإزاحة الأفقية للقذيفة

يتم تحديد مدى المقذوف من خلال الإزاحة الأفقية. كما نعلم ، تعمل الجاذبية عموديًا فقط ، وبالتالي لا يوجد تسارع في هذا المحور. تعد زاوية الإطلاق الأولية أحد أهم جوانب سرعة المقذوفات ومسارها. قد تتراوح هذه الزاوية بين 0 و 90 درجة.

تحدد الزاوية التي يتم من خلالها طرح العنصر مدى وصول الكائن وارتفاعه ومدة تحليقه أثناء حركة المقذوف. يوضح مسارات مختلفة لنفس العنصر الذي تم إطلاقه عند زوايا تحرير مميزة بنفس سرعة البداية. كلما زادت زاوية الإطلاق الأولية ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي ، كلما اقترب العنصر من الحد الأقصى للارتفاع وزادت فترة الطيران. بزاوية إطلاق تصل إلى 45 درجة ، ستحصل على أقصى مدى. 

الإزاحة الأفقية لمركز الكتلة 

عندما يكون مركز كتلة النظام في حالة سكون في الأصل ، فإنه سيبقى دون تغيير في حالة عدم وجود قوة خارجية ، أي أن إزاحة مركز الكتلة ستكون صفرًا. عند تحريك الكتلة م × المسافة باتجاه اليمين أو اليسار ، سيكون النظام خاليًا من السكون والمسافة س التي يقطعها النظام ستكون الإزاحة. 

يجب إلقاء المقذوف في مسار مسطح ، وليس من ميل ، لتحقيق الحركة الأفقية. تتغير سرعة المقذوف ، لكن المسار الذي يتم إطلاقه فيه يجب أن يكون طبيعيًا على وجه الأرض. 

تعمل قوة الجاذبية الصاعدة الثابتة على تلك القذيفة ، مستقلة عن القوة الأفقية ، وتستخدم لإطلاقها. هذا يعني أن وقت الطيران الإجمالي للقذيفة سيكون هو نفسه باستمرار. من خلال تغيير السرعة الأولية والقوة المستخدمة لدفع القذيفة ، يمكن للقذيفة أن تسافر نطاقات أكبر أو أقل في نفس الفترة الزمنية. 

يجب إلقاء المقذوف بزاوية محددة لرحلة طويلة ، مثل تلك الخاصة بالصاروخ ، ويجب تحديد الأجزاء الجانبية والعمودية حتى تقطع المقذوفة مسافة أكبر. تُعرف الحركة في جانبين أحيانًا بالحركة في الطائرة. الحركة الدائرية وحركة المقذوفات هي أمثلة للحركات ثنائية الأبعاد. 

"m" هو معيار معياري يتم وضعه عند مصدر إحداثيات قطبية ، المحور X والمحور Y ، لدراسة حركة المقذوفات ثنائية الأبعاد. من أفضل حالات الحركة في الطائرات حركة المقذوفات. نظرًا لأن الجاذبية لا تؤثر على أي قوة أفقية ، فإن الحركة الأفقية للكرة تظل ثابتة أثناء هبوطها. 

نظرًا لعدم وجود قوة ، فإن العجلة الجانبية تساوي صفرًا (الفأس = 0). تتحرك الكرة بثبات إلى اليمين بسرعة 5 أمتار في الثانية.

وصف الخصائص الفريدة لحركة المقذوفات 

تُعرف حركة الكيان المقذوف (المسقط) في الهواء باسم حركة المقذوفات. بعد القوة الأولية التي تدفع العنصر في الهواء ، فإنه يخضع فقط لجاذبية الجاذبية. يُعرف العنصر بالقذيفة ، ويُعرف المسار الذي يسلكه باسم المسار. عندما يمر عنصر ما في الهواء ، فإنه يلتقي بـ قوة الاحتكاك تسمى مقاومة الهواء ، مما يبطئها.

مقاومة الهواء لها تأثير كبير على حركة المسار ، على الرغم من التغاضي عنها غالبًا في بداية الفيزياء بسبب تعقيد حسابها. 

المفهوم الأساسي لـ حركة المقذوفات هي تلك الأفقية والحركات الرأسية منفصلة ، مما يعني أن كلاهما لا يتداخل مع بعضهما البعض. 

تتناقض قذيفة المدفع في السقوط غير المنضبط مع قذيفة المدفع أطلقت أفقيا في قذيفة عمل. كما لوحظ ، تسقط قذيفة المدفع في السقوط غير المقيد بنفس معدل سقوط قذيفة المدفع في حركة القذيفة. لاحظ أن الإزاحة الرأسية لن تتطابق تمامًا إذا أطلق المدفع الكرة بأي مكون رأسي تقريبًا للسرعة. 

قد ندرس الحركات الرأسية والأفقية بشكل فردي ، على طول المحاور العمودية ، لأنها متميزة. لتحقيق ذلك ، نقسم الانحراف إلى جزأين: أحدهما يتحرك على طول المحور الأفقي والآخر يتحرك على طول المحور الرأسي. 

مشاكل   

المشكلة 1  

بالنسبة لجسم في حركة مقذوفة بسرعة ثابتة 40 م / ث وزمن طيران 60 ثانية ، احسب قيمة الإزاحة الأفقية لجسم ما. 

حل  

معطى؛  

سرعة الجسم = [لاتكس] 30 م / ث [/ لاتكس]

وقت الرحلة = [اللاتكس] 60 ثانية [/ لاتكس]

يمكننا حساب الإزاحة الأفقية بوضع القيم المعطاة في صيغة الإزاحة.  

الصيغة المعطاة للإزاحة الأفقية لحركة المقذوفات   

[اللاتكس] \ Delta X = v_ {0} Xt [/ اللاتكس]

[لاتكس] \ Delta X = 40 \ times 60 = 2400 م [/ لاتكس]

المشكلة 2   

أوجد الإزاحة الأفقية لجسم أطلق بسرعة 45 م / ث لمدة 20 ثانية. 

حل

معطى؛

سرعة الجسيم = [لاتكس] 45 م / ث [/ لاتكس]

وقت الرحلة = [اللاتكس] 20 ثانية [/ لاتكس]

بإدخال البيانات أعلاه في صيغة الإزاحة ، يمكننا تحديد الإزاحة الأفقية الكلية. 

الصيغة المعطاة للإزاحة الأفقية لحركة المقذوفات  

[اللاتكس] \ Delta X = v_ {0} Xt [/ اللاتكس]

[لاتكس] \ Delta X = 45 \ times 20 = 900 م [/ لاتكس]

المشكلة 3  

احسب الإزاحة الكلية لعنصر تم إطلاقه بسرعة 20 م / ث. بعد 30 ثانية في الهواء ، يضرب العنصر الأرض بسرعة 40 مترًا في الثانية. 

حل   

معطى؛

السرعة الابتدائية للجسم = [لاتكس] 20 م / ث [/ لاتكس]

السرعة النهائية للجسم = [لاتكس] 40 م / ث [/ لاتكس]

زمن الرحلة = 30 ثانية  

بإدخال البيانات أعلاه في معادلة الإزاحة الكلية ، يمكننا تحديد الإزاحة الأفقية الكلية. 

صيغة معادلة الإزاحة الأفقية الكلية هي  

[اللاتكس] s = ut + \ frac {1} {2} في ^ {2} [/ اللاتكس]

[latex]s= 20\times30 + \frac{1}{2}(0.66)(30)^{2}[/latex]

[اللاتكس] = 897 م [/ لاتكس]

الأسئلة المطروحة | 

Q. ما هو تأثير الرياح على حركة المقذوفات؟ 

قد يكون للرياح تأثير كبير على سرعة القذيفة ومسارها.

في حالة عدم وجود رياح ، يتحدد مسار الطائرة بالجاذبية فقط. إذا هبت الرياح بطريقة مماثلة للطائرة ، فإن أعلى اليمين يمثل المسار الذي ستسلكه. 

س: كيف تحسب الإزاحة الأفقية؟ 

عندما نعرف سرعة البداية ومدة الطيران لعنصر تم تصويره في الاتجاه x ، يمكننا حساب إزاحته الأفقية.

إذا أدخلنا الأرقام لبدء السرعة ومدة الرحلة في الصيغة. يتم حساب الإزاحة الأفقية الناتجة عن سرعة تسديد الجسم بواسطة  

[اللاتكس] \ Delta X = v_ {0} Xt [/ اللاتكس]

حيث [اللاتكس] \ Delta X [/ latex] هو الإزاحة الأفقية   

[اللاتكس] v_ {0} [/ اللاتكس] هي سرعة الجسم  

[اللاتكس] t [/ اللاتكس] هو وقت الرحلة.

Q. هل هناك حركة أفقية ثابتة؟ 

السرعة الجانبية للقذيفة ثابتة (لا تتغير أبدًا).

يوجد تسارع تصاعدي ناتج عن الجاذبية ؛ قيمته 9.8 م / ث / ث ، لأسفل. في كل لحظة ، تختلف السرعة الرأسية للقذيفة بمقدار 9.8 م / ث. لا تتأثر الحركة الأفقية للقذيفة بحركتها الرأسية. 

س: ما هو مصطلح الإزاحة الرأسية؟ 

يشير الإزاحة الرأسية إلى المنطقة المغطاة في اتجاه رأسي ، مما يؤدي إلى الارتفاع والانهيار. يمكن أن تكشف حركة طبقات الصخور عن بيانات حول كيف ولماذا يتطور الغلاف الصخري للأرض بمرور الوقت. 

س: ما هو الفرق بين الإزاحة الرأسية والأفقية؟ 

 يوفر يحقق المقذوف أكبر ارتفاع له عندما يكون رأسيًا السرعة تصل إلى الصفر، وبعد ذلك تسيطر الجاذبية وتسرع العنصر إلى أسفل. يتحكم نطاق المقذوف في الإزاحة الأفقية ، والتي تمليها سرعة بداية الجسم. 

س: ما هو مدى وصول ووقت تحليق المقذوف؟ 

يمكن استخدام المكون الرأسي y لسرعة البداية ، وكذلك إحداثيات y بداية ونهاية الكرة ، للتنبؤ بإجمالي وقت الرحلة.

يمكن استخدام كل وقت الرحلة والمكون x لسرعة البداية للتنبؤ بالوصول. عندما تبدأ الاختبار ، ستحتاج إلى معرفة معادلتين: واحدة للمسافة والأخرى لكامل مدة الرحلة. ثم ، باستخدام المعادلات الخاصة بك ، حدد مدى الوصول ووقت الرحلة. ستقوم بإجراء التجربة بمجرد حساب الأرقام المتوقعة للتحقق مما إذا كنت قد حصلت عليها بشكل صحيح! 

  

SAKSHI كم

أنا ساكشي شارما ، لقد أكملت تخرجي في الفيزياء التطبيقية. أحب الاستكشاف في مجالات مختلفة وكتابة المقالات هي واحدة منها. في مقالاتي ، أحاول تقديم الفيزياء بأكثر الطرق فهمًا للقراء.

آخر المقالات