مختبر الحركة المتسارعة ومعادلات الحركة والسقوط الحر

فيزياء 1 — الفصل الثالث: منحنى (السرعة - الزمن)، معادلات الحركة، والسقوط الحر

إعداد وإشراف: أ. علي عسيري
الرئيسية
منحنى (السرعة المتجهة - الزمن) والمساحة المظللة تحت المنحنى الميل = a | المساحة = الإزاحة Δd
متغيرات الحركة
السرعة النهائية (v_f): 16.0 m/s
ميل المنحنى (التسارع a): +2.00 m/s²
مساحة المستطيل (vᵢ · t): 24.0 m
مساحة المثلث (½ a · t²): 36.0 m
الإزاحة الكلية (المساحة Δd): 60.0 m
قاعدتان جوهريتان لمنحنى (السرعة - الزمن):
1. ميل الخط البياني = التسارع المتوسط ($a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$).
2. المساحة تحت المنحنى = الإزاحة المقطوعة ($\Delta d$).
مضمار السباق المعملي والبوابات الضوئية للحركة المتسارعة جاهز للانطلاق
معادلات الحركة المنتظمة التسارع
v_f = v_i + a · t
d_f = d_i + v_i · t + ½ a · t²
v_f² = v_i² + 2 a · Δd
الزمن اللحظي (t): 0.00 s
الموقع اللحظي (d): 0.00 m
السرعة اللحظية (v): 2.00 m/s
شروط تطبيق معادلات الحركة: تُطبق فقط عندما يكون التسارع منتظماً وثابتاً في خط مستقيم، ولا تصح إذا كان التسارع متغيراً.
أنبوب نيوتن المفرغ من الهواء: مقارنة سقوط الريشة والعملة الوسط: فراغ تام (g = 9.8 m/s²)
ضبط وسط الأنبوب
تسارع الجاذبية (g): 9.80 m/s²
مقاومة الهواء للريشة: 0 N (مهملة بالفراغ)
زمن وصول العملة: 0.00 s
زمن وصول الريشة: 0.00 s
اكتشاف جاليليو ونيوتن: في غياب مقاومة الهواء (في الفراغ)، تسقط جميع الأجسام بتسارع ثابت هو تسارع الجاذبية الأرضية ($g = 9.8\text{ m/s}^2$) بغض النظر عن كتلتها أو حجمها وشكلها!
مسار المقذوف الرأسي لأعلى والتناظر في الصعود والهبوط v = 0 عند أقصى ارتفاع
قاذف الكرة الرأسي
زمن الصعود لأقصى ارتفاع: 2.00 s
أقصى ارتفاع (h_max): 19.60 m
زمن التحليق الكلي: 4.00 s
السرعة اللحظية (v): 0.00 m/s
التسارع عند القمة: -9.80 m/s² (دائماً)
ملاحظة هامة جداً:
عند أقصى ارتفاع، تكون السرعة المتجهة مساوية للصفر لحظياً ($v = 0$)، ولكن التسارع لا يساوي صفراً أبداً، بل يظل مساوياً لتسارع الجاذبية الأرضية ($a = -9.8\text{ m/s}^2$).