السرعة الصفرية: ماذا وكيف ومتى وأمثلة ومشكلات


في هذا المقال سنتحدث عن السرعة المتوسطة الصفرية مع بعض الأمثلة ونحل بعض المشكلات.

عندما يكون الجسم في حالة سكون أو يميل بعد الإزاحة إلى العودة إلى نفس الموضع الأولي ، فإن السرعة المتوسطة للجسم تساوي صفرًا.

ما هو متوسط ​​السرعة؟

يمكن تحديد سرعة الجسم إذا كان هناك إزاحة للجسم في وقت معين.

مجموع كل سرعات الجسم المتغيرة بمرور الوقت مقسومًا على العدد الإجمالي للسرعات في الاعتبار يعطي متوسط ​​سرعة الجسم مع الوقت.

1 المشكلة: تنتقل السيارة من النقطة "أ" إلى النقطة "ب" التي تفصل بينها مسافة 20 كم. قطعت السيارة أول 3 كم بسرعة 40 كم / ث ، ثم بعد ذلك 7 كم بسرعة 70 كم / س ، وأبعد من ذلك عند 60 كم / س إلى مسافة 6 كم ، والباقي 4 كم بسرعة 40 كم / س. احسب السرعة المتوسطة للسيارة.

معطى: V1= 40 كم / ساعة ، V.2= 70 كم / ساعة ، V.3= 60 كم / ساعة ، V.4= 40 كم / ساعة ؛

لذلك ، فإن متوسط ​​سرعة السيارة هو

كان متوسط ​​سرعة السيارة لقطع مسافة 20 كم 52.50 كم / ساعة.

متى يصبح متوسط ​​السرعة صفراً؟

سيصبح متوسط ​​السرعة صفرًا إذا كان مجموع السرعات الكلية لجسم ما يساوي صفرًا.

هذا صحيح إذا كان الجسم مستقرًا في وضع السكون ولم يكن هناك إزاحة للجسم مع الوقت ، أو إذا كان الجسم يتحرك للأمام والخلف بإيجابية و السرعة السلبية، فإن متوسط ​​السرعة قد يصبح صفرًا.

يتسارع الكائن في الاتجاه العكسي مصحوبًا بامتداد السرعة السلبية لأن الإزاحة بعيدة عن اتجاه حركتها.

يميل الجسم عند التباطؤ إلى أن يأتي بسرعة صفر ثم بعد ذلك يتسارع للخلف في الاتجاه المعاكس بإيجابية التسريع.

دعونا نفهم كيف يمكننا الحصول على سرعة متوسطة صفرية مع سرعات موجبة وسالبة عن طريق حل المسائل بالأسفل.

2 المشكلة: ضع في اعتبارك أن بوب ينزلق على شريحة نصف قوسية طولها 60 سم ، في كل مرة تصل فيها إلى حواف الشريحة ، تصبح سرعتها صفرًا ، وأثناء الانزلاق لأسفل من النقطة أ ، فإنها تغطي 30 سم في ثانيتين وأثناء الانزلاق لأعلى من المنتصف ، يغطي 2 سم المتبقية في 30 ثوانٍ للوصول إلى النقطة ب. فما هو متوسط ​​سرعة البوب ​​للعودة إلى النقطة أ؟

حل: عند التحرر من النقطة A ، يغطي البوب ​​مسافة 30 سم في ثانيتين ، ومن ثم تكون سرعة البوب

[اللاتكس] x1= 30 سم = 0.3 م [/ لاتكس]

[اللاتكس] ر1= 2 ثانية [/ لاتكس]

V1=x1/t1= 0.30 م / 2 = 0.15 م / ث

سرعة بوب أثناء التسلق لمسافة 30 سم في 3 ثوان

V2=x2/t2= 0.30 م / 3 = 0.10 م / ث

عند الحافة ، تصبح سرعة البوب ​​صفراً ، لأن الطاقة الحركية للبوب يتم تحويلها إلى طاقة كامنة تميل البوب ​​للاحتفاظ به لفترة من الوقت قبل أن تتحول طاقته الكامنة إلى طاقة حركية بسبب الجاذبية التي تجبرها على الحركة إلى أسفل وبالتالي يمارس السقوط الحر لبوب.

V3=0

عند عكس الحركة ، يكون الإزاحة في الاتجاه العكسي وبالتالي يكون الإزاحة سالبة.

ومن ثم ، فإن متوسط ​​سرعة البوب ​​هو صفر.

قراءة المزيد عن السطح ذو السرعة الصفرية.

لماذا متوسط ​​السرعة صفر؟

متوسط ​​السرعة هو ببساطة المسافة التي قطعها الجسم في وقت معين.

إذا تم العثور على الجسم في نفس الموضع بعد فترة زمنية معينة ، بغض النظر عن العمل المنجز أو إزاحة الجسم للعودة إلى المكان الأصلي ، فإن متوسط ​​سرعة الجسم سيكون صفرًا.

يظهر هذا في الحركة الدائرية للجسم عندما ينتقل الكائن في مسار دائري ويصل إلى النقطة الأولية من حيث بدأ الكائن رحلته ، وأيضًا عندما يعكس الكائن اتجاه حركته بعد إزاحة معينة.

الرسم البياني لمتوسط ​​السرعة الصفري

انظر إلى الرسم البياني التالي للموضع والوقت لتجد أن متوسط ​​السرعة يساوي صفرًا.

السرعة المتوسطة صفر
موقف الوقت الرسم البياني

يوضح الرسم البياني أعلاه موضع الكائن بين الفترات الزمنية T1 إلى T3. الموضع الأولي للكائن في الوقت T1 كان x1 ثم ينتقل إلى x2 بعد وقت ت2. نظرًا لأن إزاحة الجسم إلى الموضع الأعلى من تلك النقطة ، فإن سرعة الجسم تكون موجبة.

الإزاحة النهائية للجسم تعيده إلى موضعه الأولي ، وهو x1. نظرًا لأن إزاحة الكائن إلى الموضع الأدنى من موضعه الأعلى ، فإن التغيير في إزاحة الجسم يكون سالبًا ، وبالتالي تكون سرعة الجسم سالبة.

إزاحة الجسم متساوية في كل من الوقت ، وإذا كان هناك فاصل زمني متساوي ، فإن سرعة الجسم متساوية ومعاكسة. لذلك ، فإن المتوسط سرعة الجسم تساوي صفرًا.

أمثلة متوسط ​​السرعة الصفرية

الجسم الساكن ، الأجسام الثابتة ، جسم يتحرك في مسار دائري ، جسم متحرك ولكنه يعود إلى نفس الموضع ، جسم يتسارع عند نقطة ما ، هي بعض الأمثلة على متوسط ​​السرعة الصفرية.

إذا تسارع جسم في اتجاه معين ثم عكس اتجاهه وتحرك بالسرعة نفسها للوصول إلى موضعه الأولي ، فإن الإزاحة تساوي صفرًا ومتوسط ​​سرعة الجسم يساوي صفرًا.

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

الأسئلة المتكررة

س 1. يقف الجسم مبدئيًا في موضع 20 مترًا بعيدًا عن نقطة الأصل ، والذي يقطع مسافة 20 مترًا إضافيًا لبضع ثوانٍ ويعود إلى موضعه الأصلي. يظهر نفس الشيء في الرسم البياني أدناه. أوجد السرعة المتوسطة للجسم بالرجوع إلى الرسم البياني.

موقف الوقت الرسم البياني

حل:

سرعة الجسم بين الفترة الزمنية t1= 7 ثوانى و2= 15 ثانية ، كان موضع الجسم هو x1= 20 م و س2= 40 م.

كانت السرعة الابتدائية للجسم 2.5 م / ث.

سرعة الجسم بين الفترات الزمنية t2= 15 ثوانى و3= 23 ثانية ، كان موضع الجسم هو x2= 40 م و س3= 20 م.

كانت السرعة النهائية للجسم -2.5 م / ث.

لذلك ، فإن متوسط ​​سرعة الجسم هو

السرعة المتوسطة للجسم هي صفر.

إذا قمنا بقياس سرعة الاتجاه ، أي من الموضعين الأول والثالث للجسم ، في الوقت t1= 7 ثوانى و3= 23 ثانية ، كان موضع الجسم هو x1= 20 م و س3= 20 م ،

سرعة الجسم لا تزال صفرا.

س 2. رجل يسير في طريق دائري قطره 42 م. يوجد قطبان على الجانبين المتقابلين لبعضهما البعض. يقع القطب أ مباشرة مقابل القطب ب بطول 42 م. إذا وصل رجل إلى القطب B من القطب A في 33 ثانية ، فاحسب سرعة الرجل. احسب أيضًا متوسط ​​السرعة لرجل عند العودة إلى القطب أ والعودة مرة أخرى إلى القطب ب.

معطى: قطر المسار الدائري 42 م.

لذلك ، يبلغ نصف قطر المسار الدائري 21 مترًا.

طول المسار الدائري يساوي محيط الدائرة.

c=2πr=2*(22/7)*21=132m

يصل الرجل إلى القطب B من القطب A في 33 ثانية ، مما يعني أن الرجل يغطي نصف المسار الدائري في 33 ثانية.

المسافة المقطوعة = 132/2 = 66 م.

قطع الرجل 66 مترًا في 33 ثانية ، ومن هنا تكون سرعة الرجل

V1= (66-0) / 33 = 2 م / ث

سرعة الرجل للعودة إلى القطب أ

V2= (0-66) / 33 = -2 م / ث

ومن ثم فإن السرعة المتوسطة للرجل عند الوصول إلى القطب أ ستكون

V = (V1+V2)/2=(2-2)/2=0

عند الوصول مرة أخرى إلى القطب B ، يكون متوسط ​​سرعة الرجل الآن

ت = (الخامس1+V2+V3)/3=(2-2+2)/3=2/3=0.67m/s

سيستمر متوسط ​​سرعة الرجل في التناقص مع زيادة عدد الجولات وسيصبح مساويًا للصفر تقريبًا.

ما الفرق بين السرعة الصفرية والسرعة النسبية الصفرية؟

كلاهما يشير إلى السرعة الصفرية للجسم ويتم إصلاح الكائن في الإطار المرجعي.

عندما نقول إن سرعة الجسم تساوي صفرًا ، فلا توجد إزاحة للجسم على طول الوقت وعندما نتحدث عن السرعة النسبية، نحن ننظر إلى الإزاحة النسبية للكائن في الإطارين المرجعيين المختلفين.

هل يؤثر متوسط ​​سرعة الجسم على ما إذا كانت السرعة المتوسطة للجسم تساوي صفرًا؟

السرعة المتوسطة هي التغير في إزاحة الجسم في وقت ما ، بينما السرعة هي المسافة التي يقطعها الجسم في وقت ما.

إذا عاد الجسم إلى نفس الموضع بعد الإزاحة ، فإن متوسط ​​سرعة الجسم سيصبح صفرًا ، في حين أن متوسط ​​سرعة الجسم لن يكون صفريًا ، لأنه يقيس فقط المسافة التي قطعها الجسم في المدة الزمنية .

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