ሜካኒካል እንቅስቃሴ ከተወለድንበት ጊዜ ጀምሮ ይከብበናል። በየቀኑ መኪናዎች በመንገድ ላይ እንዴት እንደሚንቀሳቀሱ, መርከቦች በባህር እና በወንዞች ላይ እንደሚንቀሳቀሱ, አውሮፕላኖች እንደሚበሩ, ፕላኔታችን እንኳን ሳይቀር, የውጭውን ጠፈር እያቋረጠ እንደሆነ እናያለን. ለሁሉም የእንቅስቃሴ ዓይነቶች ያለ ምንም ልዩነት አስፈላጊ ባህሪ ማፋጠን ነው። ይህ አካላዊ መጠን ነው, ዓይነቶች እና ዋና ባህሪያት በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ይብራራሉ.
የፍጥነት አካላዊ ጽንሰ-ሀሳብ
አብዛኞቹ "ማጣደፍ" የሚለው ቃል በማስተዋል የተለመደ ነው። በፊዚክስ፣ ማጣደፍ በጊዜ ሂደት ውስጥ የፍጥነት ለውጥን የሚለይ መጠን ነው። ተዛማጁ የሂሳብ ቀመር፡
ነው
aቩ=dvǹ/ dt
በቀመር ላይ ካለው ምልክት በላይ ያለው መስመር ማለት ይህ ዋጋ ቬክተር ነው። ስለዚህ፣ ማጣደፉ a ቬክተር ነው እና እንዲሁም የቬክተር መጠን ለውጥን ይገልፃል - የፍጥነት ቁ. ይሄማጣደፍ ሙሉ ይባላል, በሜትር በካሬ ሰከንድ ይለካል. ለምሳሌ፣ አንድ አካል በእያንዳንዱ ሴኮንድ የእንቅስቃሴው ፍጥነት በ1 ሜ/ሰ ከጨመረ፣ተዛማጁ ማጣደፍ 1 m/s2።
ነው።
ፍጥነት ከየት ይመጣል ወዴትስ ይሄዳል?
የማጣደፍን ፍቺ አውቀናል። ስለ ቬክተሩ መጠን እየተነጋገርን እንደሆነም ታውቋል። ይህ ቬክተር የት ነው የሚያመለክተው?
ከላይ ላለው ጥያቄ ትክክለኛውን መልስ ለመስጠት የኒውተንን ሁለተኛ ህግ ማስታወስ ይኖርበታል። በተለመደው ቅፅ፣ እንደሚከተለው ተጽፏል፡-
FN=ma‐
በቃላት ይህ እኩልነት እንደሚከተለው ሊነበብ ይችላል፡ የማንኛውም ተፈጥሮ ኃይል በጅምላ m አካል ላይ የሚሠራው ኃይል ወደ የዚህ አካል መፋጠን ይመራል። የጅምላ መጠን scalar መጠን ስለሆነ፣ የኃይል እና የፍጥነት ቬክተሮች በተመሳሳይ ቀጥተኛ መስመር ይመራሉ ። በሌላ አገላለጽ፣ ማጣደፍ ሁል ጊዜ በኃይሉ አቅጣጫ ይመራል እና ከፍጥነት ቬክተር v ቪ ሙሉ በሙሉ ነፃ ነው። የኋለኛው በታንጀንት በኩል ወደ እንቅስቃሴው መንገድ ይመራል።
የCurvilinear እንቅስቃሴ እና ሙሉ ማጣደፍ ክፍሎች
በተፈጥሮ ውስጥ ብዙ ጊዜ የሰውነት እንቅስቃሴን ከከርቪላይን ዱካዎች ጋር እንገናኛለን። በዚህ ጉዳይ ላይ ያለውን ፍጥነት እንዴት መግለፅ እንደምንችል አስቡበት. ለዚህም፣ በታሰበው የትዕዛዙ ክፍል ውስጥ ያለው የቁስ ነጥብ ፍጥነት እንደሚከተለው ሊፃፍ ይችላል ብለን እናስባለን፡
vመን=vutመን
ፍጥነቱ v ቪ የፍፁም እሴቱ ውጤት ነው።አሃድ ቬክተር utኤን ከታንጀንት ጋር ወደ ትራጀክተሩ (ታንጀንት አካል) ተመርቷል።
እንደ ትርጉሙ፣ ማጣደፍ የጊዜን በተመለከተ የፍጥነት መገኛ ነው። አለን:
aán=dvNG/dt=d(vutመን)/dt=dv/dtut ¯ + vd(utመን)/dt
በጽሑፍ እኩልታ በቀኝ በኩል ያለው የመጀመሪያው ቃል ታንጀንቲያል አከሌሬሽን ይባላል። ልክ እንደ ፍጥነቱ፣ በታንጀንት በኩል ተመርቷል እና ለውጡን በፍፁም እሴት v ለይ ያሳያል። ሁለተኛው ቃል መደበኛ ማጣደፍ (ሴንትሪፔታል) ነው፣ እሱ ወደ ታንጀንት ቀጥ ብሎ የሚመራ እና የፍጥነት ቬክተር ቁ.
ለውጥን ያሳያል።
በመሆኑም የመንገዱን የመዞር ራዲየስ ከኢንቲንቲ (ቀጥታ መስመር) ጋር እኩል ከሆነ የፍጥነት ቬክተር አካልን በማንቀሳቀስ ሂደት ውስጥ አቅጣጫውን አይቀይርም። የኋለኛው ማለት የአጠቃላይ ማጣደፍ መደበኛ አካል ዜሮ ነው።
የቁሳቁስ ነጥብ በክበብ ላይ ወጥ በሆነ መልኩ የሚንቀሳቀስ ከሆነ፣የፍጥነት ሞጁሉስ ቋሚ ሆኖ ይቆያል፣ይህም የአጠቃላይ ማጣደፍ ታንጀንቲያል አካል ከዜሮ ጋር እኩል ነው። መደበኛው አካል ወደ ክበቡ መሃል ይመራል እና በቀመር ይሰላል፡
a=v2/r
ራዲዩ ይኸው ነው። የሴንትሪፔታል ማፋጠን የሚታይበት ምክንያት በአንዳንድ የውስጥ ኃይል አካል ላይ የሚወሰደው እርምጃ ወደ ክበቡ መሃል ይመራል. ለምሳሌ፣ ፕላኔቶች በፀሐይ ዙሪያ ለሚያደርጉት እንቅስቃሴ፣ ይህ ኃይል የስበት መስህብ ነው።
ሙሉ የፍጥነት ሞጁሎችን የሚያገናኘው ቀመር እና የእሱአካል at(ታንጀንት)፣ a (መደበኛ)፣ ይመስላል፡
a=√(at2 + a2)
ወጥ በሆነ መልኩ የተፋጠነ እንቅስቃሴ በቀጥተኛ መስመር
በቀጥታ መስመር ላይ ያለ እንቅስቃሴ የማያቋርጥ መፋጠን ብዙ ጊዜ በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ይገኛል፣ለምሳሌ፣ይህ በመንገድ ላይ ያለው የመኪና እንቅስቃሴ ነው። የዚህ አይነት እንቅስቃሴ በሚከተለው የፍጥነት እኩልታ ይገለጻል፡
v=v0+ at
እዚህ v0- ሰውነት ከመፍደዱ በፊት የነበረው የተወሰነ ፍጥነት ሀ.
ተግባሩን v(t) ካቀረብን፣ y-ዘንጉን የሚያቋርጥ ቀጥ ያለ መስመር በነጥብ መጋጠሚያዎች (0፤ v0) እናገኛለን። ወደ x-ዘንጉ ላይ ያለው የዳገቱ ታንጀንት ከማፍጠን ሞዱል ሀ.
ጋር እኩል ነው።
የተግባሩን ዋና አካል ይዘን v(t)፣ የመንገዱን ቀመር እናገኛለን L:
L=v0t + at2/2
የተግባሩ ግራፍ L(t) ትክክለኛው የፓራቦላ ቅርንጫፍ ሲሆን ይህም በነጥብ (0; 0) ይጀምራል።
ከላይ ያሉት ቀመሮች ቀጥታ መስመር ላይ ያለው የተፋጠነ እንቅስቃሴ ኪነማቲክስ መሰረታዊ እኩልታዎች ናቸው።
የመጀመሪያ ፍጥነት v0 ያለው አካል እንቅስቃሴውን በቋሚ ፍጥነት መቀነስ ከጀመረ፣እንግዲያውስ ወጥ በሆነ መልኩ የዘገየ እንቅስቃሴ እንናገራለን:: የሚከተሉት ቀመሮች ለእሱ ልክ ናቸው፡
v=v0- at፤
L=v0t - at2/2
የፍጥነት ማስላት ችግርን መፍታት
በፀጥታ መሆንሁኔታ, ተሽከርካሪው መንቀሳቀስ ይጀምራል. በተመሳሳይ ጊዜ በመጀመሪያዎቹ 20 ሰከንዶች ውስጥ 200 ሜትር ርቀት ይጓዛል. የመኪናው ፍጥነት ምንድነው?
በመጀመሪያ የመንገዱን አጠቃላይ ኪኔማቲክ እኩልታ እንፃፍ፡
L=v0t + at2/2
በእኛ ሁኔታ ተሽከርካሪው እረፍት ላይ ስለነበር ፍጥነቱ v0 ከዜሮ ጋር እኩል ነበር። የፍጥነት ቀመሩን እናገኛለን፡
L=at2/2=>
a=2L/t2
የተጓዘውን ርቀት ዋጋ L=200 ሜትር በጊዜ ክፍተት ይተኩት እና ለችግሩ ጥያቄ መልሱን ይፃፉ፡ a=1 m/s2.
