في الفيزياء ، هناك العديد من المشاكل المرتبطة بحركة الأجسام تحت تأثير القوى المختلفة. تتمثل إحدى هذه المهام في تقدير وقت تحريك عربة ذات كتلة معينة على مسافة معينة تحت تأثير قوة ثابتة.
دعونا نتخيل أن لدينا عربة تزن 10 أطنان (10000 كجم) ، والتي يجب نقلها على بعد 200 متر. من أجل تنفيذ هذه الحركة ، ستعمل قوة ثابتة على السيارة ، والتي سنقوم بتعيينها و.
يمكن حساب وقت حركة النقل من خلال تطبيق قانون نيوتن الثاني ، والذي بموجبه يكون حجم القوة المؤثرة على الجسم مساويا لمنتج كتلة هذا الجسم عن طريق التسارع الناجم عن هذه القوة. حتى نتمكن من كتابة المعادلة:
و = م * أ
أين و هي القوة ، م هي كتلة السيارة ، و أ هو التسارع.
- كم من الوقت سوف سيارة وزنها 10 طن تتحرك 200 م?
- ندرس القوى التي تمارس على السيارة
- نحن نعتبر الحركة إلى الأمام
- نحدد التسارع التدريجي للسيارة
- نستخدم قانون نيوتن الثاني
- نحدد أخيرا وقت تحريك السيارة
- سؤال وجواب
- كم من الوقت سوف يستغرق لعربة 10 طن لتغطية مسافة 200 م تحت تأثير قوة ثابتة?
- كيفية حساب وقت السفر لسيارة تزن 10 أطنان لكل 200 م ، إذا كانت القوة الثابتة المؤثرة على السيارة معروفة?
- كيف يؤثر وزن السيارة على الوقت الذي يستغرقه السفر لمسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة?
كم من الوقت سوف يسافر عربة 10 طن 200 م?
لتحديد وقت حركة السيارة التي تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة ، من الضروري معرفة قيمة القوة المؤثرة على السيارة وسرعتها الأولية.
دع القوة المؤثرة على السيارة تكون و ن (نيوتن) ، السرعة الأولية للسيارة هي الخامس م/ث (متر في الثانية) وكتلة السيارة م كجم (كجم). ومن المعروف أيضا أن مسافة السفر هي س م (متر).
يمكن العثور على وقت تحريك السيارة لمسافة 200 متر باستخدام المعادلة:
ر = 2 * الخامس / أ
أين أ هو تسارع النقل ، والذي يتم حسابه بواسطة الصيغة:
أ = و / م
باستبدال قيمة التسارع الموجودة في معادلة وقت السفر ، نحصل على:
ر = 2 * الخامس / (و / م) = 2 * الخامس * م / و
نتيجة لذلك ، من أجل تحديد المدة التي ستتحرك فيها السيارة التي تزن 10 أطنان 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة ، من الضروري حساب تسارع السيارة والسرعة الأولية ، واستبدالها في صيغة وقت السفر.
ندرس القوى التي تمارس على العربة
لحساب وقت حركة سيارة تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة ، من الضروري دراسة القوى التي تعمل على السيارة أثناء الحركة.
القوى الرئيسية التي تؤثر على حركة العربة هي:
- الجر: هذه هي القوة التي يمارسها نظام الجر (على سبيل المثال ، قاطرة) سحب عربة. من الضروري التغلب على قوى الاحتكاك ، بما في ذلك قوى الاحتكاك في القضبان والهواء والاحتكاك الآخر. إنها قوة الجر التي تسمح للسيارة بالمضي قدما.
- مقاومة الهواء: في عملية تحريك السيارة عبر الهواء ، تنشأ قوة مقاومة تتصدى للحركة وتقلل من السرعة. كلما زادت سرعة الحركة ، زادت مقاومة الهواء.
- مقاومة الاحتكاك في القضبان: تتحرك السيارة على طول القضبان ، وتنشأ قوة احتكاك بينهما ، مما يتعارض مع حركتها. تعتمد هذه القوة على حالة القضبان ووزن السيارة وعوامل أخرى.
- قوى أخرى: أثناء حركة السيارة ، قد تنشأ قوى أخرى ، مثل قوة شد الأسلاك التي علقت عليها السيارة ، وقوة مقاومة الهواء عند التحرك على طول مستوى مائل ، وما إلى ذلك.
لحساب وقت حركة النقل بدقة ، من الضروري مراعاة كل هذه القوى وتفاعلها مع بعضها البعض. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، نفترض أن القوة ثابتة طوال المسار بأكمله ، لذلك يمكننا تجاهل التغيرات في هذه القوى أثناء الحركة.
نحن نعتبر الحركة إلى الأمام
الحركة الانتقالية هي نوع من الحركة يتحرك فيها الجسم دون أن يدور حول محوره. تتناول هذه المقالة الحركة الأمامية لعربة تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة.
لتحليل هذه المشكلة ، من الضروري مراعاة قوانين تشغيل الحركة الانتقالية. في هذه الحالة ، يكون النقل تحت تأثير قوة ثابتة تجعله يتحرك. يتم تحديد حجم هذه القوة من خلال كتلة العربة والتسارع الذي تتعرض له.
بناء على ذلك ، يمكننا صياغة مهمة: تحديد الوقت الذي ستتمكن فيه السيارة التي تزن 10 أطنان من تحريك مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة.
لحل هذه المشكلة ، يمكنك استخدام الصيغة التالية:
ر = (2 * ق) / الخامس
أين:
- تي هو وقت السفر;
- س هي المسافة التي يجب تغطيتها;
- الخامس هي السرعة التي تتحرك بها السيارة.
في حالتنا ، المسافة س هو 200 م ، والسرعة الخامس يمكن حسابها كنسبة القوة إلى كتلة السيارة (و/م) ، مع الأخذ في الاعتبار أن القوة في هذه المشكلة ثابتة. والنتيجة هي:
الخامس = و / م
أين:
- و هي القوة الثابتة المؤثرة على العربة;
- م هي كتلة النقل.
استبدال قيمة السرعة التي تم العثور عليها في صيغة وقت السفر ، يمكنك الحصول على إجابة للمشكلة.
وبالتالي ، بالنظر إلى الحركة الانتقالية لسيارة تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة ، من الممكن تحديد وقت السفر باستخدام الصيغ المناسبة ومراعاة القوانين الفيزيائية للحركة.
نحدد التسارع التدريجي للسيارة
من أجل توضيح التسارع الانتقالي لسيارة تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة ، يمكننا استخدام صيغة قانون نيوتن الثاني:
و = م * أ
أين:
- و هي القوة المؤثرة على السيارة;
- م هي كتلة السيارة;
- أ هو تسارع السيارة.
في هذه الحالة ، يعرف وزن العربة (10 أطنان) والمسافة (200 م) ، ومن المعروف أيضا أن القوة ثابتة. لذلك ، يمكننا استخدام صيغة حساب التسارع:
أ = و / م
بمعرفة كتلة السيارة والقوة ، يمكننا حساب قيمة التسارع:
| F | m | a |
| قوة ثابتة | 10 طن | ? |
باستبدال القيم المعروفة في الصيغة ، يمكننا حساب تسارع السيارة.
نستخدم قانون نيوتن الثاني
يحدد قانون نيوتن الثاني العلاقة بين القوة والكتلة وتسارع الجسم. الصيغة التي تصف قانون نيوتن الثاني لها الشكل:
و = ما
أين:
- و هي القوة المؤثرة على الجسم;
- م هي كتلة الجسم;
- أ هو تسارع الجسم.
عندما تعمل قوة ثابتة على سيارة تزن 10 أطنان ، يسمح لك قانون نيوتن الثاني بإيجاد تسارع السيارة. بمعرفة التسارع ، يمكنك حساب الوقت الذي تستغرقه السيارة للسفر لمسافة معينة.
يعد تطبيق قانون نيوتن الثاني مفيدا بشكل خاص عند حل المشكلات المتعلقة بحركة الجسم تحت تأثير القوة. يساعد على ربط الكميات الفيزيائية وحساب معلمات الحركة.
لحساب وقت السفر لسيارة تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر ، يمكن استخدام الخوارزمية التالية:
- تحديد حجم القوة المؤثرة على السيارة. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون قوة الجر للقاطرة أو القوة الناتجة عن المحرك;
- أوجد تسارع السيارة باستخدام الصيغة و = مللي أمبير. معرفة كتلة السيارة والقوة ، يمكنك حساب التسارع;
- احسب الوقت الذي تستغرقه العربة لقطع مسافة معينة باستخدام الصيغة س = التحرير + (في^2) / 2. أين س هي المسافة ، ش هي السرعة الأولية (في هذه الحالة تساوي 0) ، ر هو الوقت ، و أ هو التسارع.
وبالتالي ، باستخدام قانون نيوتن الثاني ، من الممكن حل مشكلة وقت حركة سيارة تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة.
نحدد أخيرا وقت تحريك السيارة
بناء على قوة الجر المحسوبة ووزن السيارة ، يمكننا أخيرا تحديد وقت حركتها على مسافة 200 متر. للقيام بذلك ، نستخدم صيغة تأخذ في الاعتبار القوة والكتلة:
يمكن حساب وقت السفر (ر) على المسافة (د) باستخدام الصيغة:
| التدوين | |
|---|---|
| ر = √(2 * م * د / و) |
|
باستبدال القيم التي تم الحصول عليها في الحسابات السابقة في الصيغة ، نحصل على:
ر = √(2 * 10 ر * 200 م / 500 ن) = √(40000 ر * م / 500 ن) = s 80 ث = 8.94 ث
وبالتالي ، فإن الوقت الأخير لتحريك سيارة تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة تبلغ 500 نيوتن هو 8.94 ثانية.
سؤال وجواب
كم من الوقت سوف يستغرق لعربة 10 طن لتغطية مسافة 200 م تحت تأثير قوة ثابتة?
يمكن حساب وقت حركة السيارة التي تزن 10 أطنان على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة باستخدام صيغة الوقت ر = √(2 ثانية/أ) ، أين س هي المسافة ، أ هو التسارع. القوة و = مللي أمبير ، أين م هي كتلة السيارة ، أ هو التسارع. إذا كان من المعروف أن القوة ثابتة ، فسيكون التسارع ثابتا أيضا. وهكذا ، ر = √(2 ثانية/(و/م)) = √(2 مللي ثانية/و). عن طريق استبدال قيم كتلة السيارة (10 طن = 10000 كجم) والقوة والمسافة ، يمكنك حساب وقت حركة السيارة.
كيفية حساب وقت حركة سيارة تزن 10 أطنان لكل 200 م ، إذا كانت القوة الثابتة المؤثرة على السيارة معروفة?
يمكن حساب وقت حركة السيارة باستخدام صيغة الوقت ر = √(2 ثانية / أ) ، أين س هي المسافة ، أ هو التسارع. إذا كانت كتلة السيارة معروفة (10 ر = 10000 كجم) ، فإن القوة و = مللي أمبير ، أين م هي كتلة السيارة ، أ هو التسارع. عن طريق استبدال قيم كتلة السيارة والمسافة والقوة المعروفة ، يمكنك حساب وقت حركة السيارة.
كيف يؤثر وزن السيارة على الوقت الذي يستغرقه السفر لمسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة?
يؤثر وزن العربة على وقت حركتها على مسافة 200 متر تحت تأثير قوة ثابتة. كلما زادت كتلة العربة ، يجب بذل المزيد من الجهد لتحريكها والمزيد من الوقت الذي سيستغرقه التغلب على مسافة معينة. كقاعدة عامة ، مع زيادة وزن السيارة ، يزداد وقت السفر أيضا.