الأفكار الأساسية
تصف الكينماتيكا الحركة بالموضع والسرعة والتسارع دون السؤال عن سببها. عند التسارع الثابت تربط أربع معادلات بين الإزاحة والزمن والسرعتين الابتدائية والنهائية.
- السرعة المتجهة هي معدل تغير الموضع، والتسارع هو معدل تغير السرعة. كلتاهما كميتان متجهتان، لذا فالاتجاه (الإشارة) مهم.
- السرعة المتوسطة (القياسية) هي المسافة الكلية مقسومة على الزمن الكلي. أما السرعة المتجهة المتوسطة فهي الإزاحة مقسومة على الزمن وقد تساوي صفراً في رحلة ذهاب وإياب.
- عند التسارع الثابت اختر المعادلة التي لا تحوي الكمية التي لا تعرفها ولا تحتاجها: السرعة النهائية أو الزمن أو الإزاحة أو التسارع.
- السقوط الحر قرب سطح الأرض حركة بتسارع ثابت يبلغ نحو 9.8 m/s² نحو الأسفل مهما كانت الكتلة.
المعادلات الأساسية
v = v₀ + atx = x₀ + v₀t + ½at²v² = v₀² + 2a(x − x₀)x − x₀ = ½(v₀ + v)t
مثال محلول
تكبح سيارة بانتظام من 20 m/s حتى تتوقف خلال 5.0 s. التسارع: a = (0 − 20) ÷ 5.0 = −4.0 m/s². مسافة التوقف: x = ½(v₀ + v)t = ½ × 20 × 5.0 = 50 m. وبالتحقق بالمعادلة v² = v₀² + 2ax: 0 = 400 + 2(−4.0)x يعطي x = 50 m.
أخطاء شائعة
- خلط الوحدات، كاستعمال km/h للسرعة والثواني للزمن. حوّل أولاً إلى m/s بقسمة km/h على 3.6.
- استعمال معادلات التسارع الثابت حين يتغير التسارع، أو نسيان أن التباطؤ تسارع سالب.
- ظن أن التسارع صفر عند أعلى نقطة في المقذوف. السرعة هناك صفر لكن التسارع ما زال g.
تدرّب
اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: علم الحركة