تجربة متجهات السرعة اللحظية

بواسطةفوري

قانون السرعة المتجهة اللحظية

تعتبر  فكرة السرعة المتوسطة حالياً شيء مباشر إلى حد ما ، لكن تعريف السرعة اللحظية هو امر أصعب قليلاً. يحتاج الأمر معرفة حساب التفاضل والتكامل لحسابه بشكل كامل وصحيح ، ولكن يجب  أن يحدد بالفعل المشتق ، لذلك لا ينبغي أن يكون الامر صعبًا للغاية.

مع الافتراض أن سرعة السيارة تتفاوت، لأنه على سبيل المثال في حالة ازدحام مروري. يتم النظؤ إلى عداد السرعة وهو قد يختلف فالكثير من الامور ، مثلا من الصفر إلى 60 ميل / الساعة. ومن هنا تعتبر السرعة اللحظية إنها ، بشكل أو بآخر ، هي ما يتم قرأته على عداد السرعة. مع أفتراض أن حالة عداد سرعة جيدة وليس بطيئًا جدًا ويمكن تغيير قراءته بسرعة فائقة . يقوم عداد السرعة بتحديد قياس متوسط ​​السرعة ولكن يقوم بقياس السرعة في فترة زمنية قصيرة جدًا ، وذلك لضمان الحصول على قراءة حديثة للسرعة.[1]

لذا إذا تم قياس إزاحة السيارة ، يمكن استعمال ذلك لمعرفة متوسط ​​سرعة السيارة. ما يرغب به هو أن يأخذ بالنهاية كما تذهب للصفر. بشكل أكثر تدقيق هو انه يتم تعريف السرعة اللحظية على أنها v كما هو ادناه في القاعدة.

تجربة متجهات السرعة اللحظية

ماهي تجربة متجهات السرعة اللحظية

يتم تعريف معدل تغيير موضع لأي كائن مع مرور الوقت بالسرعة. يمكن أن تختلف سرعة الجسم خلال تحركه. وتعريف سرعة الجسم بلحظة محددة بالسرعة اللحظية. إذا كان الموضع يدل على الوقت ، فإن السرعة تقوم على التغيير بالموضع مع تغير الوقت.

يمكن ايجاد السرعة اللحظية لأن هذا التغيير يم بالوقت في توقيت صغيرًا. وحساب السرعة اللحظية يتطلب معرفة حد وظيفة الموضع حيث يقرب التغيير في الوقت من الصفر. وهو معدل اختلاف مسافة الجسم فيما يرتبط بالوقت. وحدة السرعة هي متر في الثانية (م / ث). السرعة اللحظية (v) = المسافة / الوقت.

  • r هو يرمز لمعدل أو السرعة، يرمز  إليها بعض الاحيان بالحرف v .
  • d يرمز للمسافة المنقولة.
  • t يرمز للوقت المستغرق لاستكمال الحركة.

تمنح هذه المعادلة متوسط سرعة لشيء ما في فاصل زمني. قد يمشي الكائن أسرع أو أبطأ في نقاط متنوعة عبر الفاصل الزمني، لكننا نتعرف هنا على متوسط سرعته. السرعة اللحظية او بالانجيليزية instantaneous speed هي الامد الأقصى لمعدل السرعة مع قرب الفترة الزمنية الى الصفر. عند مشاهدة عداد السرعة بالسيارة فإن سيتم مشاهدة السرعة اللحظيّة. عندما تكون السيارة على سرعة 60 ميل بالساعة للحظة يكون متوسط المعدل للسرعة لفترة 10 دقائق أكثر أو أقل بكثير.

تكون السرعة اللحظية دوماً أكبر من أو مساوية الصفر. السرعة اللحظية تعتبر كمية قياسية. خلال الحركة المنتظمة ، تكون السرعة اللحظية في حالة ثبات . بمعنى أخر ، يمكن أن نقول إن السرعة اللحظية في أي توقيت هي مقدار السرعة اللحظية في هذا الوقت. السرعة اللحظية هي حد لمتوسط السرعة حيث يكون الفاصل الزمني صغيرًا جدًا.[2]

تجربة: عند إسقاط جسم معين ويتم التأثير عليه من خلال الجاذبية ، فموضعه يتغير بحسب الدالة x (t) = 4.9t2 ، و x (t) بوحدة الأمتار. ما السرعة اللحظية عند t = 10.0 ثانية باستعمال صيغة السرعة اللحظية.

الاجابة:

تجربة متجهات السرعة اللحظية

تجربة قياس التغير

إن تجربة قياس التغير تهدف لمعرفة علاقة التغير فيما بين الطول والكتلة، وذلك عن طريق تعليق كتل بقيم متنوعة على نهاية النابض، حيث سيتم التاثير على هذه الكتل بقوة تتوجه لإسفل، مما سيؤدي لتمدد النابض، والذي بدوره سيرفع من طول النابض، وكلما زادت هذه الكتل كلما ارتفع طول النابض، ولإن النابض مرن سيرجع لحالته الطبيعية بمعنى لطوله الطبيعي، وذلك بعد حذف الكتل المعلقة عليه، وهذه التجربة ستقوم على فهم العلاقة بين الكتل المؤثرة فوق النابض وبين مقدار التمدد والتقلص بطول النابض.

في اغلب الأحيان ، يتم استعمال ميزان الزنبرك في آلية لها وضع مريح ومكان تشغيل. لذلك يقوم الزنبرك بالعمل على تحديد ارتفاعين للتشغيل ، مثل H1 و H2 وقياس الأحمال المتوقعة في وقت ضغط الزنبرك إلى H1 و H2. لذا فإن القياس المطلوب يمثل القوى عند H1 و H2. بالنسبة للزنبرك القياسي ، يكون هناك تفاوت مسموح به لـ10٪ ، ويقل إلى 5٪ من خلال الزنبرك الدقيق.[3]

كيفية حساب القياس المتغير

ميزان الزنبرك ، هو جهاز وزن يستعمل العلاقة بين الحمل المطبق واختلاف الزنبرك. فالعادة ما تكون العلاقة بينهما خطية بمعنى إذا تضاعفت الاحمال سيتضاعف التشوه. بالميزان الدائري في الشكل ، يتم الارتباط بين الأطراف العلوية للنوابض الحلزونية في الغلاف والأطراف السفلية بقضيب يسمح أن يتحرك بالنسبة للغلاف والذي يرتبط به خطاف التحميل.

ويتم تحريك الترس الصغير الذي يتم ربط المؤشر به داخل الغلاف ويتشابك مع الحامل ، وهو مرتبط لشكل محوري بالقضيب العرضي ويتم النقر عليه لملامية الترس الصغير من خلال زنبرك الحامل. عند تطبيق الحمل ، يشد الينابيع ، وتدور حركة العارضة من خلال الحامل المرتبط بالترس الصغير ومؤشر يدل على الحمل. المينا تكون في وحدات مقياس تقوم على صلابة الينابيع: تشتمل النوابض الأكثر صلابة على وحدات قياس أكبر وقدرة تحميل اكبر .

تستعمل موازين الزنبرك للتجارب على نطاق كبير . فالاغلب ما يتم تعليق السعات العالية من خطافات الرافعات ويشتهرون باسم موازين الرافعة. و الوحدات الأصغر تعرف للاستعمال المنزلي لموازين الأسماك.[4]

الفرق بين السرعة والمتجهات

السرعة تعتبر المعدل الزمني الذي فيه يتحرك الجسم بطول المسار ، بينما المجاهات هي معدل في اتجاه حركة الجسم. بمعنى أخر ، السرعة قيمة رقمية، بينما السرعة المتجه. على سبيل المثال ، في حالة 50 كم / ساعة او 31 ميلاً في الساعة السرعة التي تمشي بها السيارة على الطريق ، بينما 50 كم / ساعة للغرب السرعة التي تمشي بها السيارة.

يعتبر الحساب الرياضي للسرعة مباشر بشكل نسبي ، من خلاله يتم حساب المتوسط للسرعة للجسم بتقسيم المسافة المقطوعة على الزمن الذي يأخذه الجسم لقطع المسافة. من جانب أخر ، تعتبر الاتجاهات أكثر تعقد من الجانب الرياضية ويمكن حسابها بطرق متنوعة ، بالاعتماد على المعلومات المتاحة حول حركة الكائن. في اسهل صورها ، يتم حساب متوسط السرعة بقسمة التغيير بالموضع (Δr) على التغيير في الوقت (Δt). [5]

انواع السرعة


  • السرعة الموحدة:

    إذا تم خضوع جسم لعمليات إزاحة متساوية في اوقات زمنية متساوية ، في هذه الحالة الجسم  يتحرك بسرعة موحدة.

  • السرعة غير موحدة أو سرعة متغيرة:

    إذا تم خضوع جسم ما لعمليات إزاحة بشكل غير متكافئة في مدد زمنية متساوية ، فيعرف إن الجسم يتحرك بسرعة غير منتظمة أو متغيرة.

  • متوسط ​​السرعة:

    تعرف نسبة الإزاحة الإجمالية إلى إجمالي الزمن المستغرق بالسرعة المتوسطة. متوسط ​​فيزياء معادلة السرعة متوسط ​​المستوى = إجمالي الإزاحة إجمالي الوقت المستغرق.

  • السرعة اللحظية:

    وهي سرعة الجسم في أي لحظة وقتية في السرعة اللحظية.

  • السرعة النسبية:

    السرعة النسبية لجسم ما فيما يتعلق بجسم آخر تعتبر المعدل الزمني لتغير الموضع النسبي لجسم ما فيما يتعلق بجسم آخر. إذا كانت في حركة بنفس بعد واحد ، فيمكن التعامل مع المتجهات على أنها اعداد فقط عن طريق تخصيص الإشارة الموجبة لاتجاه واحد والسالبة للآخرين.[6]