كم من الوقت سيستغرق لقطار السفر في 72 كم / ساعة لوقف على مسافة 200 متر?

حركة القطار هي واحدة من أكثر المشاكل شيوعا في الفيزياء. تتناول هذه المقالة حالة محددة حيث يكون من الضروري تحديد المدة التي سيستغرقها القطار للتوقف تماما على مسافة معينة.

بادئ ذي بدء ، تجدر الإشارة إلى أن سرعة القطار يشار إليها بالكيلومترات في الساعة. لراحة الحسابات ، سيتم تحويل السرعة إلى متر في الثانية. يمكن تحويل سرعة 72 كم/ساعة إلى متر في الثانية بضرب بعض العوامل التي تساوي 1000/3600.

بعد تحديد سرعة القطار بالأمتار في الثانية ، من الضروري حساب مقدار القطار الذي سيسافر في وقت ما بهذه السرعة. من المسلم به أن القطار يتحرك 200 متر إلى محطة كاملة. بناء على هذه البيانات ، يمكن حل معادلة لتحديد الوقت الذي سيستغرقه القطار للتوقف.

1. السرعة والتوقف
2. حساب الوقت
3. سرعة القطار
4. مسافة التوقف
5. قانون الحفاظ على الزخم
6. صيغة المسار الزمني / السرعة
7. سؤال وجواب

السرعة والتوقف

دعونا ننظر في المشكلة: كم من الوقت سيستغرق لقطار السفر في 72 كم / ساعة لوقف على مسافة 200 متر?

بادئ ذي بدء ، دعنا نحول سرعة القطار من كيلومترات إلى أمتار في الثانية. للقيام بذلك ، استخدم الصيغة التالية:

السرعة (في م/ث) = السرعة (في كم / ساعة) * 1000/3600

لذلك ، يتحرك القطار بسرعة 72 كم / ساعة. تطبيق الصيغة ، نحصل على:

السرعة (م / ث) = 72 * 1000 / 3600 = 20 م / ث

الآن دعونا نقدر الوقت الذي سيستغرقه القطار للتوقف على مسافة 200 متر. للقيام بذلك ، استخدم الصيغة التالية:

الوقت = المسافة / السرعة

لذا ، فإن المسافة التي يجب أن يتوقف عندها القطار هي 200 متر. تطبيق الصيغة ، نحصل على:

الوقت = 200/20 = 10 ثوان

وبالتالي ، سيستغرق القطار 10 ثوان للتوقف على مسافة 200 متر عند السفر بسرعة 72 كم/ساعة.

حساب الوقت

يعطى:

• سرعة القطار 72 كم / ساعة
• المسافة إلى التوقف هي 200 م

من الضروري إيجاد الوقت الذي يستغرقه القطار الذي يسافر بسرعة 72 كم/ساعة للتوقف على مسافة 200 متر.

يمكن التعبير عن المسافة التي سيقطعها القطار في الوقت المناسب من حيث سرعته:

المسافة = السرعة * الوقت

وفقا لحالة المشكلة ، فإن المسافة التي سيقطعها القطار هي 200 متر. ومن المعروف أيضا أن سرعة القطار 72 كم / ساعة ، أي ما يعادل 72000 م / ساعة. استبدال هذه القيم في المعادلة ، نحصل على:

200 م = 72000 م/ساعة * الوقت

لحل المعادلة ، أوجد الوقت بقسمة كلا الجزأين من المعادلة على 72000:

200 م / 72000 م / ساعة = الوقت

بعد الحسابات ، نجد قيمة الوقت:

وبالتالي ، سيستغرق القطار حوالي 0.00278 ساعة أو 10 ثوان حتى يتوقف القطار على مسافة 200 متر.

سرعة القطار

لتحديد الوقت الذي سيستغرقه القطار للتوقف عند مسافة معينة ، من الضروري معرفة سرعته وطول مسافة الكبح. في هذه الحالة ، تبلغ سرعة القطار 72 كم / ساعة.

لحساب وقت التوقف على مسافة 200 متر ، من الضروري مراعاة أنه عند الكبح ، تتغير الأشياء ذات السرعة وفقا للقانون:

1. كل ثانية تنخفض سرعة القطار بمقدار 0.28 م / ث.
2. مع الأخذ في الاعتبار هذه البيانات ، من الممكن تحديد وقت التوقف:

• باستخدام هذه الصيغ ، يمكنك تحديد جدول التعبئة التالي:

وبالتالي ، باستخدام الصيغ والجدول ، من الممكن حساب وقت توقف القطار على مسافة 200 متر. في هذه الحالة ، تبلغ سرعة القطار 72 كم/ساعة ، أي حوالي 20 م / ث. وفقا لذلك ، سيكون وقت التوقف حوالي 9-10 ثوان.

مسافة التوقف

تعتمد المسافة التي يحتاجها القطار للتوقف تماما على السرعة التي يتحرك بها.

في هذه الحالة ، عندما يتحرك القطار بسرعة 72 كم/ ساعة ، تحتاج إلى حساب الوقت الذي سيتوقف فيه القطار ، ثم العثور على المسافة المقطوعة خلال هذا الوقت.

بادئ ذي بدء ، دعنا نحول سرعة القطار من كم / ساعة إلى م / ث. دعنا نستخدم الصيغة التالية:

الخامس (م/ث) = الخامس (كم/ساعة) * (1000 م / 1 كم) * (1 ساعة / 3600 ثانية)

استبدال القيم المعطاة وإجراء العمليات الحسابية:

الخامس (م / ث) = 72 * (1000 / 1) * (1 / 3600) ≈ 20 م / ث

بعد ذلك ، نحدد وقت التوقف باستخدام الصيغة التالية:

ر = ت / أ

أين الخامس هي سرعة القطار (في م / ث) ، والتسارع (في م /ث ^2).

نظرا لعدم إعطائنا بيانات التسارع ، لنفترض أن القطار سيتباطأ بشكل موحد. في هذه الحالة ، سيكون التسارع مساويا للقيمة السالبة للسرعة المراد إيقافها:

أ = - الخامس = -20 م / ث

استبدال القيم وحساب وقت التوقف:

ر = 20 / (-20) = -1 ثانية

نتيجة لذلك ، نحصل على أن القطار سيتوقف في 1 ثانية.

أخيرا ، دعنا نجد المسافة التي قطعها القطار خلال هذا الوقت. نحن نستخدم الصيغة:

س = ت * ر

استبدال القيم وحساب مسافة التوقف:

س = 20 * (-1) = -20 م

حجم الإشارة السالبة يعني أن القطار يتحرك في الاتجاه المعاكس. لذلك ، للحصول على نتيجة موجبة ، خذ معامل الرقم:

/ ق / = 20 م

لذلك ، لكي يتوقف القطار الذي يسافر بسرعة 72 كم / ساعة ، سيحتاج إلى السفر لمسافة 20 مترا تقريبا.

قانون الحفاظ على الزخم

قانون الحفاظ على الزخم هو أحد القوانين الأساسية للفيزياء. يجادل بأنه في نظام مغلق لا تعمل فيه قوى خارجية ، يظل الزخم ثابتا.

الدافع هو كمية مادية تميز مقدار حركة الجسم. وهو يساوي المنتج من كتلة الجسم وسرعته. صيغة حساب الزخم هي كما يلي:

الزخم (ع) = الكتلة (م) * السرعة (ت)

عندما تعمل قوى مختلفة على الجسم ، يتغير زخمه. ومع ذلك ، وفقا لقانون الحفاظ على الزخم ، يجب أن يظل مجموع نبضات جميع الأجسام في نظام مغلق ثابتا.

في الممارسة العملية ، يفسر قانون الحفاظ على الزخم لماذا يمكن للأجسام ذات الكتل والسرعات المختلفة تغيير تحركاتها عند الاصطدام. إذا اصطدم جسم متحرك بجسم ثابت ، فسوف يتبادلون الزخم بطريقة تجعل مجموع نبضاتهم ثابتا.

فيما يتعلق بمشكلة إيقاف القطار ، يمكن استخدام قانون الحفاظ على الزخم لحساب الوقت الذي يستغرقه القطار الذي يسافر بسرعة 72 كم/ساعة للتوقف على مسافة 200 متر. باستخدام صيغة الزخم والنظر في أنه عندما يتوقف القطار ، تظل كتلته ثابتة،يمكنك حساب الزخم الأولي للقطار وبعد إيقافه ومعادلته. بهذه الطريقة ، سيكون هناك وقت يحتاج فيه القطار إلى التوقف.

صيغة المسار الزمني / السرعة

لحل هذه المشكلة ، يتم استخدام الصيغة:

الوقت = المسار / السرعة

أين:

• الوقت - الوقت الذي سيستغرقه القطار للتوقف;
• المسار هو المسافة التي يجب أن يتوقف عندها القطار;
• السرعة-سرعة القطار.

في هذه الحالة:

• المسار = 200 متر;
• السرعة = 72 كم / ساعة.

تحويل السرعة إلى متر في الساعة: 72 كم/ساعة = 72000 م / 60 دقيقة = 1200 م/دقيقة.

استبدل القيم في الصيغة:

الحساب:

• الوقت = 200 متر/1200 م / دقيقة = 0.1667 دقيقة.

وبالتالي ، سيستغرق القطار حوالي 0.1667 دقيقة حتى يتوقف على مسافة 200 متر بسرعة 72 كم/ساعة.

سؤال وجواب