حرکت توپ در اتومبیل

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
Asghãr

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۹/۱۰/۸ - ۱۱:۰۹


پست: 4

سپاس: 2

جنسیت:

حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط Asghãr »

سلام ، ببخشید میخواستم بپرسم کسی میتونه به من توضیح بده که چرا وقتی یه توپ رو توی اتومبیل در حال حرکت بالا میندازیم ، به عقب ماشین پرتاب نمیشه ؟ smile042 smile042

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 925

سپاس: 595

جنسیت:

تماس:

Re: حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط rohamjpl »

اساساً سوال شما بر اساس ایده یک چارچوب مرجع است. وقتی در اتوبوس نشسته اید ، احساس می کنید که حرکت نمی کنید ، درست است؟ اما ، در واقع ، شما هستید. شما فقط شتاب نمی گیرید. در حقیقت ، در هیچ زمانی از زندگی خود هرگز ساکت نشسته اید - در کل زمان ، همانطور که زمین به دور محور خود می چرخد ​​و به دور خورشید می چرخد ​​، با همان سرعت حرکت می کنید.
دلیل این که متوجه این حرکت نمی شوید این است که همه چیز در اطراف شما نیز با زمین در حرکت است. زمین قاب مرجع شماست - یعنی تنها حرکتی که در واقع متوجه می شوید چیزی متفاوت از چیز دیگری است ، مانند تماشای اتومبیلی که از جاده عبور می کند. جاده در قاب مرجع شما "هنوز" است ، بنابراین ماشین "در حال حرکت" است.
همین ایده در اتوبوس هم صدق می کند. اگر اتوبوس با سرعت ثابت حرکت کند (یک سرعت ثابت در همان جهت) ، به نظر می رسد همه چیز در اتوبوس از جمله شما و توپ در دست شما بی حرکت است. به این دلیل که سرعت شما و توپ و صندلی که روی آن نشسته اید همان سرعت اتوبوس را دارد. وقتی توپ را به سمت بالا به هوا می اندازید ، سرعت حرکت آن به سمت جلو تغییر نمی کند ، بنابراین با همان سرعت اتوبوس ادامه می یابد و دوباره به دست شما می افتد.
اگر اتوبوس در هر جهت x شتاب بگیرد (اگر کم یا زیاد شود سرعت آن را می چرخاند یا به راست یا چپ می چرخد) در حالی که توپ هنوز در هوا بود ، توپ در جهت مخالف "حرکت می کند" ، زیرا در نبودن تماس موثر با اتوبوس (هوا سیالی غیر چسبناک است ، بنابراین توپ می تواند از طریق آن حرکت کند بدون اینکه تأثیر زیادی داشته باشد) ، با همان سرعت x که برای پرتاب آن داشتید ادامه می یابد ، زیرا "یک جسم در حال حرکت است تمایل دارد که در حرکت بماند مگر اینکه توسط یک نیروی خارجی به آن عمل شود. " و این دلیل اساسی است. قانون اول نیوتن.با توجه به اینکه اتوبوس با سرعت ثابت حرکت می کند ، در حالی که در یک اتوبوس در حال حرکت نشسته اید ، طبیعی است که سرعت شما همان سرعت اتوبوس را دارد. اجازه دهید این سرعت در Vx باشد. این Vx دارای سرعت افقی است --- توسط هر دو اتوبوس و شما کنترل می شود.
اکنون توپ را در دست دارید ، بنابراین توپ دارای سرعت Vx یکسان در جهت افقی است.
هنگامی که توپ را به سمت بالا پرتاب می کنید ، به آن سرعت عمودی می دهید --- Vy ، اما به خاطر داشته باشید که هنگام پرتاب توپ به سمت بالا ، در جهت افقی نیرو وارد نکردید ، در نتیجه سرعت افقی آن Vx را بدون تغییر و ثابت نگه دارید اتوبوس
به دلیل کشش جاذبه ، Vy شده کاهش می یابد و سپس دوباره در جهت پایین افزایش می یابد.
پس چطور توپ به جای عقب افتادن به دست شما می رسد.
اتوبوس و توپ در طول پرواز کامل در هوا دارای سرعت افقی Vx یکسان هستند ، بنابراین هر دو در یک زمان مساوی مسافت یکسان را طی می کنند و در نتیجه توپ را می گیرید.
اگر اتوبوس شتاب می گرفت یا کاهش می یافت ، توپ به جای دست شما در جای دیگری می افتاد.
این سوال در مورد پرتاب توپ به صورت عمودی در قطار در حال حرکت نیست. من می پرسم اگر توپ را به صورت افقی در قطار در حال حرکت پرتاب کنم چه اتفاقی می افتد. فرض کنید من رو به درب خروج قطار هستم و یک توپ را از درب خروج بیرون می اندازم. حال سوال من این است که آیا توپ برای یک ناظر یا منحنی بیرونی در یک مسیر مستقیم ادامه خواهد یافت. چگونه به نظر می رسد من گفتم منحنی زیرا از آنجا که قطار در حال حرکت است ، توپ نیز دارای یک حرکت اولیه وارنی عمود بر جهت پرتاب است. تصویر زیر شرح بصری صحنه را نشان می دهد.تصویر
قطار با مقداری سرعت vx بر روی محور z در حال حرکت است و توپ با مقداری سرعت vy در امتداد محور x پرتاب می شود. توپ قبل از اینکه در جهت محور z پرتاب شود نیز دارای سرعت اولیه است. بنابراین آیا توپ در مسیر محور z از یک مسیر منحنی پیروی می کند؟
محور z محوری است که قطار و انسان در طی آن حرکت می کنند.تصویر
ما از اصطکاک هوا و همچنین اثرات جاذبه زمین غافل می شویدشما می گویید vy در امتداد محور x و قطار با vx در امتداد محور z حرکت می کند. این کمی متناقض است. من از سرعت ها استفاده می کنم ، . بنابراین قطار در جهت x حرکت می کند ، توپ به سمت y پرتاب می شود و جهت z به سمت بالا است.
از قطار
از ناظر در قطار ، توپ با یک حرکت مداوم و دور از قطار حرکت می کند. هیچ چیزی باعث کند شدن آن نمی شود. همچنین ، هیچ یک از اجزای vx در حرکت توپ نسبت به قطار وجود ندارد. بنابراین مردی که در قطار قرار دارد توپ را دقیقاً مقابل خود می بیند ، که دورتر پرواز می کند و شروع به سقوط با vz = −gt می کند. یک مسیر منحنی وجود خواهد داشت ، یک سهموی در صفحه y-z ، صفحه ای که قطار عمود بر آن حرکت می کند.شما می توانید این را با بردارهایی مانند این بنویسید ، با g که شتاب ناشی از گرانش است:$ \vec v(t) = v_y \, \hat y - g t \, \hat z = \begin{pmatrix} 0 \\ v_y \\ - gt \end{pmatrix}$
پس می توانید با توجه به t دوباره این را ادغام کنید و موقعیت توپ خود را بدست آورید. من تمام ثابت های ادغام را روی 0 قرار می دهم تا این ساده تر شود. در اصل ، آنها هر نقطه شروع را مجاز می دانند. فقط فرض می کنم که نقطه شروع منشأ سیستم مختصات باشد. بنابراین خط سیر این است $ \vec r(t) = v_y t \, \hat y - \frac12 g t^2 \, \hat z = \begin{pmatrix} 0 \\ v_y t \\ - 0.5 gt^2 \end{pmatrix}$
اگر نظارتی داشته باشید که قطار نسبت به شما در حال حرکت باشد ، حرکت توپ با سرعت ثابت در x و y را مشاهده خواهید کرد ، اما همچنین شروع به پایین آمدن آن را می بینید. بنابراین یک سهمی را در صفحه ای مشاهده می کنید که به صورت تلاقی به محورها رسیده است.
، شما در حال مشاهده جلوی قطار هستید ،$ \vec v(t) = v_x \, \hat x + v_y \, \hat y - g t \, \hat z = \begin{pmatrix} v_x \\ v_y \\ - gt \end{pmatrix}$و $ \vec r(t) = v_x t \, \hat x + v_y t \, \hat y - \frac12 g t^2 \, \hat z = \begin{pmatrix} v_x t \\ v_y t \\ - 0.5 gt^2 \end{pmatrix}$بر
متناوباً ، می توانید تغییر شکل گالیله را در آن اعمال کنید.
بنابراین ما قبلاً موارد زیر را برای قطار داشتیم (بدون):$ \vec r(t) = v_y t \, \hat y - \frac12 g t^2 \, \hat z = \begin{pmatrix} 0 \\ v_y t \\ - 0.5 gt^2 \end{pmatrix}$
اکنون تغییر شکل از قطار به زمین به صورت زیر پیش می رود: vx → v ~ x = vx + v قطار. تمام سرعت های دیگر بدون تغییر هستند. هنگامی که این یکپارچه شود ، نقاط فاصله با rx → r ~ x = rx + vTraint تبدیل می شوند.
با آن تغییر شکل ، می توان مسیر مشاهده شده از ، زمین را بدست آورد:$ \tilde{\vec r}(t) = \underbrace{\begin{pmatrix} 0 \\ v_y t \\ - 0.5 gt^2 \end{pmatrix}}_{\vec r(t)} + \begin{pmatrix} v_x t \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} v_x t \\ v_y t \\ - 0.5 gt^2 \end{pmatrix}$تصویر
تصویر

Sedigheh_00

عضویت : جمعه ۱۴۰۰/۶/۱۲ - ۱۲:۰۷


پست: 1

سپاس: 1

جنسیت:

Re: حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط Sedigheh_00 »

سلام!🌿

الان جواب این سوال__(که چرا وقتی داخل ماشین توپ‌را به سمت بالا پرتاب می کنیم به سمت عقب پرت نمی شود؟)__ رو من چه طوری به بچه ی ۹ ساله، که خیلیم کنجکاوه و شدیدا اصرار داره ک توپ بعد از پرتاب کردن به سمت عقب پرت میشه، چه طوری توضیح بدم که بتونه درک کنه؟😶

اون حتی درمورد گرانش هم چیزی نمیدونه🤷‍♀️

و حتی درمورد وضعیتی ک توپ داخل قطار در حال حرکتِ بدونِ سقف باشه و پرتاب توپ طوری باشه ک از قطار خارج بشه هم میپرسه
و من واقعن نمیدونم چطوری جواب بدم ک در سطح فهمش باشه😶

نمایه کاربر
maxrg.ir

عضویت : یک‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۴ - ۱۰:۰۲


پست: 43

سپاس: 13


تماس:

Re: حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط maxrg.ir »

Sedigheh_00 نوشته شده:
جمعه ۱۴۰۰/۶/۱۲ - ۱۲:۱۹
سلام!🌿

الان جواب این سوال__(که چرا وقتی داخل ماشین توپ‌را به سمت بالا پرتاب می کنیم به سمت عقب پرت نمی شود؟)__ رو من چه طوری به بچه ی ۹ ساله، که خیلیم کنجکاوه و شدیدا اصرار داره ک توپ بعد از پرتاب کردن به سمت عقب پرت میشه، چه طوری توضیح بدم که بتونه درک کنه؟😶

اون حتی درمورد گرانش هم چیزی نمیدونه🤷‍♀️

و حتی درمورد وضعیتی ک توپ داخل قطار در حال حرکتِ بدونِ سقف باشه و پرتاب توپ طوری باشه ک از قطار خارج بشه هم میپرسه
و من واقعن نمیدونم چطوری جواب بدم ک در سطح فهمش باشه😶
بچه: چرا وقتی توپ رو داخل ماشین میندازم بالا، عقب نمیره؟
من: خودت وقتی تو ماشین نشستی، تکون میخوری؟
بچه: آره. وقتی ماشین ترمز میگیره، میرم جلو.
من: و وقتی ترمز نمیگیره چی؟
بچه: خب راحت می‌شینم.
من: توپ هم وقتی عقب یا جلو میره که ترمز گرفته بشه. یا راننده گاز بده. وقتی ماشین مسیر مستقیمی میره و سرعتش مثلاً روی ۱۰۰ ثابت شده، پس از بالا انداختن توپ، توپ عقب یا جلو نمیره.
بچه: .........

(ادامه این گفت‌وگو به سؤال‌های بچه بستگی داره smile039 )
لختی مکث و اندکی تفکر کنیم ...

نمایه کاربر
Player

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۰/۱۷ - ۰۲:۴۳


پست: 25

سپاس: 6

Re: حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط Player »

Sedigheh_00 نوشته شده:
جمعه ۱۴۰۰/۶/۱۲ - ۱۲:۱۹
سلام!🌿

الان جواب این سوال__(که چرا وقتی داخل ماشین توپ‌را به سمت بالا پرتاب می کنیم به سمت عقب پرت نمی شود؟)__ رو من چه طوری به بچه ی ۹ ساله، که خیلیم کنجکاوه و شدیدا اصرار داره ک توپ بعد از پرتاب کردن به سمت عقب پرت میشه، چه طوری توضیح بدم که بتونه درک کنه؟😶

اون حتی درمورد گرانش هم چیزی نمیدونه🤷‍♀️

و حتی درمورد وضعیتی ک توپ داخل قطار در حال حرکتِ بدونِ سقف باشه و پرتاب توپ طوری باشه ک از قطار خارج بشه هم میپرسه
و من واقعن نمیدونم چطوری جواب بدم ک در سطح فهمش باشه😶
تمام موجودات عالم تنبل هستند. هیچ کس دوست ندارد شرایط کنونی اش را تغییر دهد. برای همین است که وقتی روی تخت خواب گرم و نرم خوابیده ایم، بیدار شدن برایمان دشوار است؛ بدنمان می خواهد به استراحت ادامه دهد و از جایش جم نخورد! (شوخی)

زمانی که سوار ماشین می شویم، ساکن و بی حرکت هستیم. بدن ما که تنبل است، می خواهد ساکن بماند و از جایش تکان نخورد. بنابرین وقتی راننده گاز می دهد، بدنمان با حرکت ماشین مخالفت می کند و اصرار می کند که ساکن بماند! برای همین است که وقتی ماشین به جلو شتاب می گیرد و می خواهد رو به جلو حرکت کند، بدنمان با حرکت آن مخالفت می کند و به عقب می رود. در واقع بدنمان فریاد می زند که من می خواهم ساکن بمانم! دست از سرم بردار. اما به محض این که راننده پایش را از روی پدال گاز بر می دارد، و با سرعت ثابت حرکت می کند، بدن ما دست از مخالفت بر می دارد و خودش را با شرایط جدید وقف می دهد. حالا اگر راننده ترمز بزند، و باز بخواهد تغییری ایجاد کند و شرایط کنونی بدن ما را تغییر دهد، باز بدن ما سر ناسازگاری بر می دارد و می گوید: « من می خواهم با همان سرعت ثابت قبلی به حرکتم ادامه دهم! نمی خواهم ساکن شوم! دست از سرم بردار ». برای همین بدن هنگام ترمز به سمت جلو می رود؛ در واقع بدن ما می خواهد هرجور شده به حرکتش ادامه دهد. اما زمانی که ماشین ساکن شد و دیگر تغییر سرعتی نداشت، باز بدن خودش را با شرایط جدید وقف می دهد و دست از ناسازگاری اش بر می دارد. تمام موجودات عالم، چه بدن ما، چه توپ، تنبل هستند! می خواهند سرعت فعلی خودشان را حفظ کنند و با تغییر دادن سرعت مخالفت کنند. توپی که با سرعت ثابتی همراه با ماشین در حال حرکت است، اگر به سمت بالا پرتاب شود، به عقب پرت نمی شود، چون راننده، نه ترمز کرده و نه گاز داده که آرامش خاطر توپ را بهم بزند و توپ شروع به لجبازی کند.

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 925

سپاس: 595

جنسیت:

تماس:

Re: حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط rohamjpl »

وقتی شخصی توپی را در وسیله نقلیه در حال حرکت ، مثلاً در قطار ، به بالا پرتاب می کند ، توپ مستقیماً به سمت پرتاب کننده باز می گردد انگار که قطار در حالت استراحت بوده است. این یک شواهد آهنی برای قانون اینرسی است زیرا حرکت افقی توپ قبل ، حین و بعد از گرفتن یکسان استایده چارچوب مرجع متمرکز است. وقتی در اتوبوس نشسته اید ، احساس می کنید که حرکت نمی کنید ، درست است؟ اما ، در واقع ، شما هستید. شما فقط شتاب نمی کنید در واقع ، در هیچ زمانی از زندگی خود تا به حال بی حرکت نشسته اید-در تمام این مدت ، شما با سرعت زمین در حال حرکت به دور محور خود و چرخش به دور خورشید حرکت کرده اید.
دلیل اینکه متوجه این حرکت نمی شوید این است که همه چیز در اطراف شما نیز با زمین در حال حرکت است. زمین چارچوب مرجع شما است-یعنی تنها حرکتی که در واقع متوجه آن می شوید چیزی است که متفاوت از چیزهای دیگر حرکت می کند ، مانند تماشای یک ماشین در حال حرکت در جاده. جاده در چارچوب مرجع شما "هنوز" است ، بنابراین ماشین "در حال حرکت" است.
همین ایده در مورد اتوبوس نیز صدق می کند. اگر اتوبوس با سرعت ثابت (سرعت ثابت در یک جهت) حرکت می کند ، به نظر می رسد همه چیز در اتوبوس بی حرکت است ، از جمله شما و توپ در دست. این به این دلیل است که شما و توپ و صندلی که روی آن نشسته اید سرعت یکسانی با اتوبوس دارند. وقتی توپ را به هوا پرتاب می کنید ، سرعت حرکت به جلو را تغییر نمی دهید ، بنابراین با همان سرعت اتوبوس ادامه می یابد و دوباره به دست شما می افتد.اگر در اتوبوس در حال حرکت نشسته اید ، بگویید در جهت x یا هر وسیله نقلیه دیگری حرکت کنید و در زمان t (1) توپ را در چارچوب متحرک خود پرتاب کنید (بدون شک) توپ بدون شک بالا می رود ، اما سرعت آنی در جهت جلو (سرعت از اتوبوس) نیز با توپ آنجا خواهد بود.
اگر اتوبوس با سرعت یکنواخت در حال حرکت باشد ، توپ ارسال شده به سمت بالا تحت نیروی جاذبه حرکت می کند و پس از زمان t (2) دوباره عقب می افتد. بنابراین به طور طبیعی در دست شما می افتد. همانطور که با سرعت یکنواخت ، شما همچنین مساوی مسافت توپ را در جهت x x جلو حرکت داده اید. سرعت توپ و توپ در طول x یکسان است.
اگر با این حال در جهت جلو (به دلیل شتاب اتوبوس) شتاب می کنید ، تا زمانی که توپ به سمت بالا حرکت کرده و تحت گرانش پایین آمده است ، مسیری که شما طی کرده اید بیشتر از توپ در جهت جلو خواهد بود. سرعت توپ در جهت رو به جلو زمانی بود که دست شما را ترک کرده بود تا بالا برود.
با این حال حرکت شما در جهت رو به جلو تسریع می شود بنابراین شما هر ثانیه با سرعت بیشتر جلو می روید و توپ پشت سر شما عقب می افتد.
توپ نمی تواند حرکت سریع در جهت رو به جلو داشته باشد زیرا هیچ نیرویی در جهت افقی به جلو عمل نمی کند بنابراین هیچ تغییری در حرکت ایجاد نمی شود. برای حفظ حرکت شتاب نیاز به اعمال نیرو است و کار آن روی بدن منجر به تغییر سرعت یعنی حرکت و K.E می شود.
وقتی در یک حرکت خطی یکنواخت نسبت به یک قاب مرجع اینرسی قرار داریم ، گذرگاه خود یک قاب مرجع اینرسی است. بنابراین ، اگر یک توپ را با سرعت اولیه عمودی پرتاب کنید ، به حداکثر ارتفاع می رسد و در سقوط آزاد مانند "روی زمین" سقوط می کند. به دنبال قانون دوم حرکت نیوتن:
$\sum{\vec{F_i}} = m.\vec{a}$
با m که جرم توپ است ، a⃗ شتاب آن نسبت به مرجع گذرگاه و$\sum{\vec{F_i}}$ مجموع تمام نیروهای وارد شده به توپ ، که در صورت سقوط آزاد تنها به نیروی گرانشی کاهش می یابد: $\sum{\vec{F_i}} = m\vec{g}$
در حال حاضر ، اگر شتاب در حال شتاب گرفتن است (نسبت به چارچوب مرجع اینرسی زمین) ، به یک چارچوب مرجع غیر اینرسی تبدیل می شود ، که بسیار سرگرم کننده تر است زیرا در حال حاضر ، قانون دوم حرکت دارای پارامترهای اینرسی است:
$m.\vec{a} = \left(\sum{\vec{F_i}}\right) + \vec{F_e} + \vec{F_c}$
با $\vec{F_c} = -m.\vec{a_c}$ اثر کوریولیس ، که در صورت افزایش شتاب وجود ندارد.
با این حال $\vec{F_e} = m.\vec{a_e}$ در اینجا مهمتر است ، زیرا این مدل ریاضی "چرا توپ در صورت شتاب زدن به صورت من به صورت من برخورد می کند" است. Fe به عنوان نیروی ساختگی نامیده می شود ، زیرا نیرویی است که از هیچ پدیده فیزیکی ناشی نمی شود ، اما برای ایجاد مدل دوم قانون حرکت در چارچوب های غیر اینرسی استفاده می شود و شتاب فریم غیر اینرسی را جبران می کند. برابر است با جرم جسم (m) برابر شتاب فریم غیر اینرسی نسبت به یک قاب اینرسی. فرض کنید اتوبوس شتاب ثابت $\vec{a_b}$ دارد ، دومین قانون حرکتی که در سقوط آزاد روی توپ اعمال می شود این است:
$m.\vec{a} = m.\vec{g} - m.\vec{a_b}$
یا :
$\vec{a} = \vec{g} - \vec{a_b}$
که به این معنی است: در حالی که توپ با گرانش شتاب می گیرد ، در همان مقدار اتوبوس ، اما در جهت مخالف شتاب می گیرد.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم چهارم مهندسی هوافضا
تصویر

نمایه کاربر
You-See

نام: U30

محل اقامت: تهران

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۳/۵/۱۹ - ۱۹:۰۵


پست: 1133

سپاس: 747

جنسیت:

تماس:

Re: حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط You-See »

جواب ساده:
چون باد نمی آید

اگر شیشه رو بده پایین یا سان روف رو باز کنه توپ رو ول کنه، چون باد احساس می کنه پس توپ هم می ره عقب. ولی داخل ماشین بادی حس نمی کنه و توپ هم جایی نمی ره.
این باد تقریبا چهارچوب مرجع خوبی برای این سوال محسوب می شه.
دوستای گلم حمایت کنید : https://cafebazaar.ir/app/com.nikanmehr.marmarxword/

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 925

سپاس: 595

جنسیت:

تماس:

Re: حرکت توپ در اتومبیل

پست توسط rohamjpl »

اگر در داخل قطاری که با سرعت گلوله در جهت مخالف قطار حرکت می کند با اسلحه شلیک کنید ، آیا گلوله به هدف اصابت می کند؟
این سوال جذابی هست زیرا مفهوم فریم های مرجع را در بر می گیرد. پاسخ سریع این است که نسبت به شما ، گلوله همیشه با همان سرعت حرکت می کند. در سایر فریم های مرجع خوب قانون اول در یک دستگاه مرجع، جسمی که زیر اثر نیرویی نباشد، یا ساکن است، یا با سرعت ثابت در حرکت است، تا ابد این شرایط تغییر نخواهد کرد.
"هر جسمی در حالت استراحت یا حرکت یکنواخت خود در یک خط مستقیم ادامه می یابد مگر اینکه مجبور شود آن نیرو را تحت تأثیر نیروهای تحت تأثیر قرار دهد. مهم درک این مطلب هست.
من جمله را تغییر میدم میگم که جسمی که در حال حرکت است تمایل به حرکت دارد و جسمی در حالت استراحت تمایل دارد در حالت استراحت بماند مگر اینکه تحت تأثیر نیروی خارجی قرار گیرد.
تصور کنید در یک قطار سریع السیر حرکت می کنید و با یک سرعت یکنواخت (بدون شتاب یا چرخش) یعنی فرض میکنم در خودرویی بدون پنجره حرکت می کنید. شما راهی ندارید که بدانید با چه سرعتی پیش می روید (یا اصلاً در حال حرکت بودید). اگر یک توپ را مستقیماً به هوا پرتاب کنید ، این قطعه مستقیماً پایین می آید ، آیا قطار بی حرکت است یا 500 مایل در ساعت حرکت می کند. از آنجایی که شما و توپ در حال حرکت با سرعتی مشابه قطار هستید ، تنها نیروهایی که روی توپ وارد می شوند دست و جاذبه شما هستند. بنابراین اگر شما روی زمین ایستاده اید و حرکت نمی کنید ، توپ دقیقاً مانند آن رفتار می کند.
بنابراین این برای تفنگ ما چه معنایی دارد؟ اگر اسلحه با سرعت 500 مایل بر ساعت گلوله شلیک کند ، این گلوله همیشه با سرعت 500 مایل در ساعت از اسلحه دور می شود. اگر به جلوی قطاری بروید که با سرعت 500 مایل بر ساعت حرکت می کند و اسلحه را به جلو شلیک می کنید ، گلوله از شما و قطار با سرعت 500 مایل در ساعت دور می شود ، درست مانند زمانی که قطار متوقف می شد. اما ، نسبت به زمین ، گلوله با سرعت 1000 مایل در ساعت حرکت می کند ، سرعت گلوله به علاوه سرعت قطار. بنابراین اگر گلوله به چیزی روی زمین اصابت کند ، با سرعت1000 مایل در ساعت به آن اصابت می کند.
فرض کنید شما با سرعت100 کیلومتر در ساعت حرکت می کنید. به دلایلی ، تصمیم می گیرید برای گذراندن زمان ، تیراندازی هدفمند انجام دهید. شما اسلحه قابل اعتماد خود را (یا توپ یا آنچه دارید) بیرون می آورید و آن را به عقب نشان می دهید. در این حالت ، شما در جهت مخالف که در حال حرکت هستید شلیک می کنید به هر حال ، شما نمی خواهید به دوست خود شلیک کنید.
خوشبختانه سلاح شما با همان سرعتی که در حال حرکت هستید شلیک می کند. بنابراین ، شما با سرعت 100 کیلومتر در ساعت حرکت می کنید و در شرف شلیک گلوله/توپ/هر چیزی در جهت مخالف با سرعت 100 کیلومتر در ساعت هستید. چه اتفاقی برای پرتابه می افتد
اگر گلوله را از پشت قطار شلیک کنید ، گلوله همچنان از شما دور می شود و اسلحه با سرعت 500 مایل بر ساعت ، اما اکنون سرعت قطار از سرعت گلوله کم می شود. نسبت به زمین ، گلوله اصلاً حرکت نمی کند و مستقیماً به زمین می افتد.
اما آنچه در مورد گلوله ها صادق است ، در مورد برخی چیزهای دیگر که ممکن است از جلوی قطار "شلیک" کنید صادق نیست. یک مثال عالی امواج صوتی است. اگر استریو را در اتاق نشیمن خود روشن کنید ، امواج صوتی با سرعت صدا از بلندگو "بیرون می آیند" - چیزی در حدود 700 مایل در ساعت. امواج با آن سرعت ثابت در هوا پخش می شوند و نمی توانند سریعتر حرکت کنند. بنابراین اگر بلندگو را در جلوی قطار ی که 1000 مایل بر ساعت قرار دهید ، امواج صوتی با سرعت 1700 مایل در ساعت از قطار خارج نمی شوند. آنها نمی توانند سریعتر از سرعت صدا حرکت کنند. به همین دلیل است که هواپیماها با سرعتی بیشتر از سرعت صوت حرکت می کنند و شکست دیوار صوتی ایجاد می کنند.
پرتابه چه می شود؟ آیا در جهت مخالف شلیک می شود؟ جایی می رود؟
در نگاه اول ، این ممکن است یک سوال احمقانه به نظر برسد. به هر حال ، چقدر احتمال دارد که یک گلوله با همان سرعت شما حرکت کند؟ وقتی به آن فکر می کنید ، در واقعیت ، شانس نسبتاً ضعیف است. با این حال ، این سوال در واقع بسیار مهم است ، زیرا این چیزی است که مهندسان هنگام طراحی هر هواپیمای شلیک کننده عقب باید به آن توجه کنند.
البته ، در دنیای واقعی ، چند روش مختلف وجود دارد (بسته به شرایط خاص) ؛ با این حال ، پاسخ کوتاه را می توان به شرح زیر بدست آورد:
شما در مسیری با سرعت 300 کیلومتر در ساعت حرکت می کنید. ما این را +B می نامیم
شما در جهت مخالف با سرعت 300 کیلومتر در ساعت شلیک می کنید. ما این را -B می نامیم
بنابراین شما در +B سفر می کنید و در –B شلیک می کنید. این برابر صفر است
بنابراین گلوله باید مستقیما به پایین بیفتد.
درست است. اگر با سرعت گلوله در حال حرکت هستید و به سمت عقب شلیک می کنید ، پرتابه مستقیماً به سمت پایین سقوط می کند.
این چگونه خواهد بود؟ برای تماشاچی ، کسی که ایستاده است و شما را در حال عبور می بیند ، شما را هدف گرفته و ماشه را می کشد. با این حال ، زمانی که قطار از اطراف دور می شود ، گلوله ای که از سلاح خارج می شود مستقیماً به سمت پایین می افتد (من فرض می کنم که پشت قطار باز است و ناظر در فضایی قرار دارد که می تواند همه چیز را به وضوح مشاهده کند. این اتفاق می افتد)
اما همانطور که قبلاً در واقعیت اشاره کردم ، همه چیز کمی پیچیده تر است. اول ، حتی اگر پرتابه بتواند 300 کیلومتر در ساعت در جهت مخالف حرکت کند (دقیقاً همان سرعتی که شما در حال حرکت هستید) ، برای رسیدن به آن سرعت به کمی زمان نیاز دارد. به طور خلاصه ، وقتی ماشه را بکشید ، گلوله بلافاصله با سرعت 300 کیلومتر در ساعت در جهت مخالف (-B) حرکت نمی کند. بنابراین از آنجایی که شلیک گلوله زمان می برد ، وقتی ماشه را بکشید ، گلوله در محفظه باید سریعتر برسد تا به B برسد و اثرات B. را لغو کند. بنابراین در واقعیت ، پرتابه به سرعت به زمین نمی افتد. همانطور که ماشه را می کشید
پاسخ کوتاه همچنین فرض می کند که هیچ مقاومت هوایی وجود ندارد. و البته ، مقاومت هوا وجود خواهد داشت. علاوه بر این ، در تفنگ ، تفنگ یا سلاح های مشابه ، پرتابه می چرخد. هم مقاومت هوا و هم چرخش باعث می شود که پرتابه کمی از مسیر خارج شود. به عبارت دیگر ، کاملاً مستقیم به عقب برنمی گردد و در نهایت کمی از مسیر خارج می شود (که به این معنی است که مستقیم به زمین نمی افتید). با این حال ، با فرض اینکه شما فقط می خواهید پرتابه مستقیماً بیفتد ، می توانید این کار را به پرتابه انجام دهید - این بسیار سخت است زیرا شرایط باید تقریباً کامل باشد. متأسفانه ، من زمان لازم برای ایجاد شرایط عالی را ندارم ... اما دیگران این کار را کردند. برای مشاهده این در عمل ، این ویدیو را بررسی کنید:
در همین راستا ، اگر با سرعت 300 کیلومتر در ساعت به جلو شلیک کنید ، پرتابه با سرعت 600 کیلومتر در ساعت نسبت به زمین به جلو حرکت می کند (باز هم ، این هیچ عامل موثر را در نظر نمی گیرد).
بستگی دارد که در چه جهتی آن را شلیک کنید.
اگر آن را به سمت جلو قطار شلیک کنید ، گلوله با سرعت گلوله به علاوه سرعت قطار حرکت می کند. اگر آن را به پشت قطار شلیک کنید ، هیچ سرعتی ندارد و فقط مستقیماً به سمت زمین می افتد.
اما ، اینجا جایی است که جالب می شود. اگر گلوله را به سمت عقب شلیک کنید ، گلوله مستقیماً به سمت پایین ، نسبت به زمین سقوط می کند ، اما قطار هنوز با سرعت گلوله در اطراف آن حرکت می کند. کسی در بیرون ، از پنجره تماشا می کرد ، فقط می دید که گلوله مستقیما به پایین سقوط می کند. اما فردی که گلوله را شلیک می کند ، همچنان با سرعت قطار از گلوله دور می شود. این بدان معناست که از دیدگاه او به نظر می رسد که گلوله با سرعت عادی از او دور می شود. و اگر قطار واقعاً به سرعت یک گلوله حرکت می کند ، احتمالاً کل قطار قبل از برخورد با زمین از زیر گلوله عبور می کند و قسمت عقب قطار با سرعت گلوله با آن برخورد می کند. اگر کسی در مسیر گلوله باشد ، بدن او با گلوله برخورد می کند ، با سرعت گلوله ، که دقیقاً همان ضربه ای را خواهد داشت که انگار او ساکن بوده و گلوله در حال حرکت است.
در چارچوب مرجع قطار ، گلوله به طور عادی حرکت می کند ، مهم نیست از چه راهی شلیک می کنید. فقط در ارتباط با زمین خارج است که گلوله تحت تأثیر حرکت قطار قرار می گیرد.
یک سوال جذاب دیگه از هالیدی
.دو قطار به سمت یکدیگر حرکت می کنند ، یک پرنده بین آنها حرکت می کند. پرنده می تواند چند سفر انجام دهد.من مثال عددی میزنم دو قطار با سرعت 34 کیلومتر در ساعت در یک جاده مستقیم به طرف یکدیگر حرکت می کنند. یک پرنده خاص می تواند با سرعت 58 کیلومتر در ساعت پرواز کند و با فاصله 102 کیلومتری از جلوی یکی از قطارها به دیگری حرکت می کند. هنگامی که پرنده به جلوی قطار دیگر می رسد ، پرواز خود را به اولین قطار شروع می کند و غیره.سوال مشکل نسبتاً ساده به نظر می رسد ، زیرا فقط باید توجه داشت که دیدار قطارها 1.5 ساعت طول خواهد کشید ، بنابراین پرنده $58\cdot1.5=87 km$ کیلومتر را طی می کند.پاسخ سریع به این معمای معروف تعداد بی نهایت سفر است که در زیر به صراحت نشان داده شده است.
اجازه دهید $v_b$ و $v_t$ به ترتیب سرعت پرنده و قطار باشد. برای فاصله اولیه $d_0$ بین قطار ، زمان لازم است تا پرنده t1 ، با $(v_b+v_t)t_1 = d_0$ ، به قطار دیگر برسد. سپس ، فاصله جدید بین قطارها می شود ،$d_1= d_0-2v_tt_1=d_0\frac{v_b-v_t}{v_b+v_t}$
به همین ترتیب،$d_2 =d_1\frac{v_b-v_t}{v_b+v_t}=d_0\left(\frac{v_b-v_t}{v_b+v_t}\right)^{2}$به همین صورت $d_{n} =d_0\left(\frac{v_b-v_t}{v_b+v_t}\right)^{n}$
همانطور که از عبارت بالا مشاهده می شود ، فاصله $d_{n}$ می تواند به طور دلخواه کوچک باشد ، اما هرگز صفر نخواهد بود ، که نشان می دهد که به تعداد بی نهایت سفر نیاز دارد.
به طور مشابه ، مسافت های طی شده توسط پرنده در هر سفر را می توان به صورت بیان کرد$D_1 =\frac{v_b}{v_b+v_t}d_0$ $D_2 =\frac{v_b}{v_b+v_t}d_1$...$D_n =\frac{v_b}{v_b+v_t} d_{n-1}$
مجموع فاصله یک مجموع هندسی همگرا است که حاصل می شود ،
$D = \frac{v_b}{v_b+v_t}(d_0+d_1+d_2+\>...)=v_b\frac{d_0}{2v_t}=\frac{58}{68}\times 102 = 87km$
نتیجه برای D یک تفسیر ساده دارد: فاصله به سادگی زمانی است که دو قطار برای ملاقات با یکدیگر ضرب می کنند در سرعت پرنده.
.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم چهارم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست