و تسارع سلبي ينشأ عندما التغيير أو الاختلاف في السرعة على مدى فترة من الوقت قد و علامة سلبية. لاحظ الكلب في الصورة وهو يلهو على الشاطئ. الرمل يبطئ حركته ، ما يعني أن هناك تسارعًا معاكساً للسرعة التي يحملها.
يمكن اعتبار هذا التسارع سالبًا ، على عكس السرعة ، والتي تُعتبر موجبة. على الرغم من أن التسارع السلبي لا يتسبب دائمًا في انخفاض السرعة.
يستمتع الكلب بالفرملة في الرمال. يمكن اعتبار تسارع الكبح تسارعًا سلبيًا. المصدر: Pixabay.
في حركة أحادية البعد ، يُنظر إلى اتجاه التقدم عمومًا على أنه إيجابي ، أي اتجاه السرعة. هذا ما تم اعتباره سابقًا: في الكلب في الشكل ، الاتجاه الإيجابي هو الاتجاه الذي ينتقل من الذيل إلى الرأس.
قبل غرق مخالبه في الرمال ، جاء الكلب بسرعة معينة للأمام ، أي إيجابية. ثم يتباطأ الرمل حتى يتوقف ، أي صفر السرعة النهائية.
افترض أن كل هذا حدث في فترة زمنية Δt. سيتم حساب التسارع خلال هذا الوقت على النحو التالي:
في المعادلة أعلاه v> 0 ، t> 0 ثم <0 ، هذا هو تسارع سلبي (a <0). نظرًا لأن اتجاه السرعة في البداية تم اعتباره موجبًا ، فإن التسارع السالب يعني أن العجلة تشير بعيدًا عن السرعة. لذلك استنتج أن:
لذلك يمكننا إثبات أن:
- عندما يكون للسرعة والعجلة نفس العلامة ، بغض النظر عن العلامة ، تزداد السرعة. في هذه الحالة تصبح السرعة أكثر إيجابية أو أكثر سلبية ، حسب الحالة.
- عندما تكون للسرعة والعجلة إشارات معاكسة ، تقل السرعة.
صيغ لحساب التسارع
بغض النظر عن العلامة التي تحملها ، يتم حساب متوسط التسارع a m بين اللحظات t و t 'بالصيغة التالية:
يوفر متوسط التسارع معلومات عامة حول كيفية تغير السرعة في الفاصل الزمني المحدد. من جانبه ، يقدم التسارع اللحظي تفاصيل كيفية تغير السرعة في كل لحظة. لذلك بالنسبة للحظة t ، يتم حساب العجلة بالصيغة التالية:
-مثال 1
في اللحظة الأولى t = 0.2 s ، سرعة الجسم 3 م / ث. لاحقًا ، في اللحظة t '= 0.4 s ، تبلغ سرعته 1 م / ث. احسب متوسط التسارع بين الأوقات t و t وقم بتفسير النتيجة.
الرد
- مثال 2
في اللحظة الأولية t = 0.6 s ، سرعة الجسم -1 م / ث. بعد ذلك ، عند اللحظة t '= 0.8 s ، تكون سرعتها -3 م / ث. احسب متوسط التسارع بين الأوقات t و t '. فسر النتيجة.
الرد
في الختام ، في نهاية الفترة الزمنية ، أصبحت السرعة أكثر سلبية (-3 م / ث).
هل هذا يعني أن الموبايل يبطئ حركته؟ لا ، إن إشارة الطرح في السرعة تعني فقط أنها تتحرك للخلف وأسرع ، حيث أن التحرك بسرعة -3 م / ث تسير بسرعة أكبر من -1 م / ث ، وهي السرعة التي كانت في البداية.
زادت السرعة ، وهي مقياس السرعة ، على الرغم من وجود عجلة سالبة. أعني ، هذا الكائن تسارع. لذلك نستنتج:
- مثال 3 - الرمي العمودي لأعلى
تأمل المثال التالي: الجسم له سرعة لحظية معطاة بالتعبير التالي ، مع جميع الوحدات في النظام الدولي:
أوجد السرعة والتسارع في الأصفار ، 0.5 ثانية ، 1.0 ثانية. في كل حالة ، وضح ما إذا كان الجسم يتسارع أو يتباطأ.
الرد
يمكن إيجاد السرعة عند كل من اللحظات المشار إليها بالتعويض عن t مباشرة في المعادلة. يمكن إيجاد التسارع من خلال اشتقاق التعبير المعطى كدالة للوقت ثم تقييم النتيجة في كل وقت من الأوقات.
النتائج كالتالي:
التسارع ثابت وسلبي لجميع الحركات. أصبح من الممكن الآن وصف ما حدث للجوال أثناء تحركه.
في الوقت t = 0 s كان الهاتف المحمول يتباطأ. ويتبع ذلك مباشرة لأن السرعة موجبة والعجلة سالبة.
في اللحظة t = 0.5 s توقف الهاتف المحمول ، على الأقل للحظات كانت في حالة راحة. ليس من المستحيل أن يتوقف الهاتف المحمول حتى عندما يتم تسريعه. المثال الأكثر وضوحا هو في الرمي الرأسي التصاعدي.
يتجه الخريجون عموديًا نحو قبعاتهم. المصدر: Pexels.
عندما يُسقط جهاز محمول رأسيًا لأعلى ، فإنه يتمكن من الوصول إلى أقصى ارتفاع. إذا تم اختيار الاتجاه الإيجابي بهذا المعنى ، وهو ما يتم إجراؤه دائمًا تقريبًا ، خلال الوقت الذي يستغرقه الوصول إلى هذه النقطة القصوى ، سيكون للجهاز سرعة موجبة.
لكن الجاذبية كانت موجودة طوال الوقت. ودائمًا ما يتم توجيهه عموديًا لأسفل ، بغض النظر عما إذا كان الجسم يتجه لأعلى أو لأسفل. وبطبيعة الحال نجحت في جعل الهاتف يتباطأ تدريجياً حتى يتوقف للحظة.
ينعكس الهاتف على الفور سرعته ويعود إلى الأرض. في هذه الحالة تكون السرعة سالبة لأنها تشير أيضًا إلى الأرض. لذلك تتسبب الجاذبية في زيادة السرعة أكثر فأكثر.
قدرت قيمة تسارع الجاذبية بـ 9.8 م / ث 2 ، والتي لأغراض الحساب مقربة إلى 10 م / ث 2. ربما تم طرح الجسم الموجود في المثال لأعلى بسرعة ابتدائية تبلغ 5 م / ث.
أخيرًا عند t = 1.0 s ، تكون سرعة الهاتف المحمول سالبة. إذا كان إطلاقًا رأسيًا لأعلى ، في حالة عدم وجود احتكاك ، فهذا يعني أنه يمر عبر نقطة البداية مرة أخرى ، لكنه يتجه هذه المرة إلى الأسفل ، بدلاً من الصعود.
في الختام ، لا يعني التسارع السلبي بالضرورة أن الهاتف يتباطأ. على العكس من ذلك ، يمكن أن يعمل الهاتف المحمول بشكل أسرع وأسرع. إنها مسألة الانتباه إلى ما إذا كانت علامات السرعة والتسارع هي نفسها أم لا.
المراجع
- ووكر ، ج. 2010. الفيزياء. طبعة رابعة. أديسون ويسلي. 26-30.