سینماتیك در مکانیک

اكنون می‌خواهیم ترن هوایی بزرگی را مورد مطالعه قرار دهیم.

ما در مطالعه اوّلیه، تنها حركت ترن را بدون در نظر گرفتن عوامل به وجود آورنده آن بررسی می‌كنیم.

به این بخش از مكانیك سینماتیك می‌گویند. در فصل‌های قبلی مطالعه نمودید که نیرو نیز به تصاویر و تحلیل‌ها اضافه شدند. این روش مطالعه حركت را دینامیك می‌گویند.

برای تحلیل پدیده‌هایی كه مشاهده می‌كنیم بایستی زبان مشتركی را برای بیان مطالب به كار گیریم.

وقتی حركت ترن هوایی را بررسی می‌كنیم از كلماتی مثل جا به جایی، مسافت، حركت، حداكثر تندی و اثر نیرو صحبت به میان می‌آید.

اما معنی دقیق g چیست؟ 

چه تفاوتی بین تندی و شتاب وجود دارد؟ 

چه روابطی بین مسافت، ارتفاع، تندی و شتاب وجود دارد؟ 

این ها سۆالاتی است كه در پایان این مبحث بایستی بدان پاسخ دهید.

معروف است كه در ترن هوایی سمت راست  می‌توان به تندی‌ایی در حدود ١٦٠km/_h رسید.

شما در بالاترین نقطه به ارتفاعی حدود 127m (تقریباً معادل ساختمان ٤٠ طبقه) می‌رسید، زمان كل حركت با ترن حدود 28 ثانیه و طول مسافت طی شده 375 متر می‌باشد.

وقتی به جدول مشخصات ترن رجوع می‌كنیم، جدول زیر را می‌بینیم.

همان طور كه ملاحظه نمودید تمامی كمیت‌ها دارای مقدار و واحد هستند.

یكی از این كلمات نرده‌ای و دیگری برداری است.

مسافت اندازه كل مسیر طی شده توسط متحرك می‌باشد. به عنوان مثال كیلومتر شمار دوچرخه، مسافت طی شده توسط شما را نشان می‌دهد.

جا به جایی مقدار رهسپاری كل را از نقطه شروع تا پایان در مسیر مستقیم نشان می‌دهد. بنابراین در بیان جا به جایی زاویه و جهت نیز مهم است. در محاسبه جا به جایی تعداد دورهای طی شده اهمیت ندارد.

در تصویر زیر تفاوت جا به جایی (قرمز رنگ) و مسافت (آبی رنگ) به نمایش درآمده است.

سرعت متوسط نشان دهنده جابه جایی بر زمان است، بنابراین برای بیان آن جهت نیز لازم است.

به طریق مشابه، مفاهیم تندی لحظه‌ای و سرعت لحظه‌ای تعریف می‌شوند. در این حالت تندی لحظه‌ای به معنی اندازه سرعت لحظه‌ای است.

البته نگران نباشید، در این جا درصدد تعریف دقیق این كلمات نیستیم و معنی آن ها را به تفصیل در آینده خواهید آموخت.

اجازه دهید این مفاهیم را در ترن هوایی زیر مرور كنیم.

در این ترن جا به جایی كل  است در حالی كه مسافت طی شده ٩٦٠m می‌باشد.

تندی متوسط در كل مسیر حدود km_/h ٥١ است. همچنین، تندی لحظه‌ای در پایین حلقه حدود km_/h ١٦٠ می‌باشد. در این ترن تندی و شتاب واگن در قسمت‌های مختلف مسیر تغییر می‌كند. در قسمت A واگن به صورت تند شونده (شتابدار) حركت می‌كند. در قسمت B تندی ثابت است و در قسمت C حركت كند شونده (شتابدار) می‌باشد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم:‌ مریم فروزان کیا