آیا می دانید بیشترین مسافت ثبت شده که تا کنون یک اسب توانسته است در یک ثانیه طی کند حدود 24 متر بوده است؟
بررسی و شناخت حرکت اجسام از هزاران سال پیش مورد توجه بشر بوده است؛ به طوری که حرکت تند و حرکت کند
یک جسم برای هر کس واژه ای آشناست.
در این فصل خواهیم دید که با تعریف کمیت های: مسافت، جابه جایی، تندی و سرعت و همچنین شتاب می توانیم به
بررسی حرکت اجسام بپردازیم. با پیدا کردن هریک از این کمیت ها برای یک جسم درحال حرکت، می توان شناخت
بهتری از حرکت آن جسم به دست آورد.
حرکت در همه جا و همه چیز
همه چیز در جهان پیرامون ما در حرکت است. حتی زمین
.) که ساکن به نظر م یرسد، نیز در حرکت است)شکل 1
شناخت حرکت، یکی از راه های شناخت جهان فیزیکی
پیرامون است. به همین دلیل دانشمندان راه های ساده ای
را برای بررسی و شناخت حرکت ارائه داده اند.
مسافت و جابه جایی
برای رفتن از یک محل به
محل دیگر، معمولاً از کوچ هها
و خیابا نهای زیادی عبور
م یکنیم. شکل 2 مسیر حرکت
دان شآموزی را نشان م یدهد
که برای رفتن از خانه تا مدرسه
م یپیماید. به مجموع طو لهایی
که این دان شآموز برای رفتن از
خانه )مبدأ( تا مدرسه )مقصد(
م یپیماید،
مسافت پیموده شده
می گوییم.
هما نطور که م یدانیم کوتا هترین
فاصله یا مسیر بین دو نقطه،
پاره خط راستی است که آن دو
نقطه را به یکدیگر وصل م یکند.
در ریاضی سال هشتم دیدید که
اگر پاره خطی دارای جهت باشد
به آن
بردار گفته می شود. به
برداری که نقطهٔ شروع حرکت را
به نقطهٔ پایان حرکت وصل می کند،
بردار جاب هجایی گفته می شود
(شکل 3) .اندازه بردار جابه جایی
را به اختصار جابه جایی می نامیم.
تندی متوسط
گالیله دانشمند سرشناس ایتالیایی نزدیک به 500 سال پیش به بررسی و مطالعهٔ چگونگی حرکت اجسام
توصیف » تند « و » کند « به کمک آزمایش پرداخت. مردم تا پیش از گالیله، حرکت اجسام را به صورت
م یکردند. یکی از کارهای گالیله، معرفی تندی متوسط یک متحرک بود که به صورت زیر تعریف
می شود.
اگر مسافت برحست متر M و زمان بر حسب ثانیه S اندازه گیری شود در این صورت یکای تندی متوسط متر بر ثانیه M/S خواهد شد.
تندی لحظه ای
وقتی به اجسام متحرک اطراف خود نگاه م یکنیم، برخی تندتر و برخی کندتر حرکت م یکنند. خیلی
وق تها هم دید هایم که متحرک تندی حرکت خود را کمتر یا زیادتر م یکند؛ مثلاً وقتی خودرویی پشت
چراغ قرمز یک چهارراه توقف کرده است، تندی آن صفر است. با سبز شدن چراغ، به تدریج تندی
خودرو افزایش می یابد تا از صفر به مقدار دلخواه برسد )شکل 4(. به تندی خودرو یا هر متحرک در
را « تندی لحظه ای » ، هر لحظه،
تندی لحظه ای گفته می شود. معمولاً برای سادگی در گفتار و نوشتار
بیان م یکنیم یا می نویسیم. « تندی » به صورت تندی بیان میکنیم و یا می نویسیم.
شکل 5 خودرویی را نشان می دهد که در امتداد مسیری مستقیم از نقطهٔ A به نقطه B رفته است. اگر در طول مسیر A تا B تندی خودرو تغییری نکرده باشد، تندی متوسط و تندی لحظه ای خودرو باهم برابرند. در این صورت می گوییم خودرو به طور یکنواخت روی مسیر مستقیم حرکت کرده است.این نوع حرکت را،
حرکت یکنواخت روی خط راست می نامند.
سرعت لحظه ای
در زندگی روزمره، معمولاً از واژه های تندی لحظه ای و سرعت لحظه ای به جای یکدیگر و با یک
معنا استفاده م یکنیم. در علوم این دو واژه با یکدیگر تفاوت دارند. اگر هم تندی و هم جهت حرکت جسمی را بدانیم، در واقع سرعت آن را م یدانیم؛ مثلاً وقتی می گوییم خودرویی با تندی 40KM/h در حرکت است، تندی آن را می دانیم 1. اما اگر بگوییم خودرویی با تندی 40KM/h به طرف شمال در حرکت است، سرعت آن را مشخص کرد هایم. هما نطور که دیده م یشود سرعت، دو نوع اطلاع به ما م یدهد.
شکل 6 اهمیت تفاوت بین تندی و سرعت را نشان م یدهد. این دو قایق ب ه علت م ه گرفتگی هوا، قادر
به دیدن یکدیگر نیستند؛ اما
م یتوانند از طریق موج های
رادیویی با یکدیگر ارتباط
برقرار کنند.
قایقرا نها برای آنکه به یکدیگر
برخورد نکنند، علاوه بر
دانستن تند یهای یکدیگر باید
جه تهای حرکت یکدیگر را
نیز بدانند. به عبارت دیگر، آنها
باید سرعت یکدیگر را بدانند.
سرعت متوسط را به صورت زیر تعریف می کنیم:
اگر جابه جایی برحسب متر و زمان برحسب ثانیه باشد، سرعت متوسط برحسب متر بر ثانیه بیان می شود.
شتاب متوسط
وقتی پیاده یا با دوچرخه و یا هر وسیلهٔ نقلیهٔ دیگر، از خانه به مدرسه م یرویم، در طول مسیر بارها و بارها
سرعت خود را تغییر م یدهیم. گاهی تند، گاهی کند و گاهی آرام حرکت م یکنیم. در برخی مواقع نیز
ممکن است برای چند لحظه بدون هیچ حرکتی بایستیم. هنگامی که سرعت یک متحرک در حال تغییر
باشد، می گوییم حرکتش دارای شتاب است. شتاب نیز مانند تندی و سرعت، یکی دیگر از ویژگی های
حرکت است.شتاب متوسط متحرک به صورت زیر تعریف می شود.
یکای شتاب از تقسیم یکای سرعت m/s بر یکای زمان s به دست می آید که متر بر مربع ثانیه m/s2 است.
