إطارات المرجع والحركة النسبية
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| reference frame/ˈrefrəns freɪm/ | إطار مرجعي |
| relative velocity/ˈrelətɪv vəˈlɒsɪti/ | سرعة نسبية |
كم سرعة مشيك الحقيقية؟
- تجول بهدوء عبر ممر قطار متحرك بسرعة $2\ \text{km/h}$ لطيفة.
- بالنسبة للمسافر بجانبك، هذه هي سرعتك.
- لشخص يقف خارج القطار، أنت تحرك بسرعة $102\ \text{km/h}$.
- كلاهما محق -- السرعة تعتمد على من يُشاهد.
إطارات مرجعية
- الإطار المرجعي هو وجهة النظر -- المراقب -- الذي تقاس ضده الحركة.
- تُقاس السرعة دائماً نسبة إلى إطار معين.
- غيّر الإطار وتتغير الأرقام، حتى لنفس الحركة.
المراقب أو وجهة النظر التي تقاس عليها الحركة تسمى إطار ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
الإطار المرجعي هو وجهة النظر؛ جميع السرعات مُصاغة بالنسبة إليه.
السرعة النسبية
- السرعة النسبية تُحسب بجمع السرعات كـ متجهات.
- سرعتك نسبة للأرض = سرعتك داخل القطار + سرعة القطار.
- نفس الاتجاه يُجمع؛ اتجاه معاكس يُطرح؛ بزاوية، استخدم المركبات.
تسير أمامك بسرعة $1.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ في قطار يتحرك بسرعة $25\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. ما هي سرعتك بالنسبة للأرض (بوحدة m/s)؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
نفس الاتجاه، لذا جمعهما، $1.5 + 25 = 26.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
الآن تمشي خلفاً بسرعة $1.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ في نفس $25\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ القطار. ما سرعتك بالنسبة للأرض (بمتر/ثانية)؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
اتجاهات متعاكسة تطرح، $25 - 1.5 = 23.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
قاعدة الجمع
- سرعة A نسبة إلى C هي $\vec{v}_{AC} = \vec{v}_{AB} + \vec{v}_{BC}$.
- اربط الإطارات: A نسبة إلى B، ثم B نسبة إلى C.
- عكس زوج الفهرس وتقلب الإشارة: $\vec{v}_{BA} = -\vec{v}_{AB}$.
السرعة النسبية
أضف سرعة قارب عبر نهر إلى سرعة التيار للحصول على سرعته بالنسبة للضفة.
لدمج السرعات عبر إطارات مختلفة، يجب عليك...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\vec{v}_{AC} = \vec{v}_{AB} + \vec{v}_{BC}$ — مجموع متجهي (يتحول إلى جمع أو طرح بسيط على خط واحد).
اختر إطاراً ذكياً
- بعض المسائل أسهل بكثير في الإطار المناسب.
- يبدو التصادم أبسط في إطار مركز الكتلة.
- مشاكل عبور النهر أسهل عند تقسيمها إلى "نسبة للماء" و"الماء نسبة للأرض".
هناك سرعة "حقيقية" واحدة لجسم ما، وهي نفسها لكل مراقب.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
السرعة دائماً نسبية لإطار مرجعي -- المراقبون المختلفون يقيسون سرعات مختلفة لنفس الجسم.
حدد جميع العبارات الصحيحة عن الحركة النسبية.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
السرعة تعتمد على الإطار والإطارات تجمع كمتجهات؛ لا توجد سرعة مطلقة.
تسير للأمام بسرعة $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ داخل قطار يتحرك بسرعة $30\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- نسبة للأرض تتحرك بسرعة $2 + 30 = 32\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- مشِ للخلف بدلاً من ذلك وستكون السرعة $30 - 2 = 28\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
لا توجد سرعة "حقيقية" واحدة -- بل سرعة نسبية لإطار مختار. كرة تُسقط في حافلة متحركة تسقط عمودياً بالنسبة إليك لكن تتبع مساراً منحنيًا بالنسبة لشخص خارج الحافلة. حدد (أو افترض) الإطار قبل ذكر السرعة.
الإطار المرجعي هو المراقب الذي تقاس ضده؛ السرعة دائماً نسبية إله. ادمج الإطارات بالجمع المتجهي: $\vec{v}_{AC} = \vec{v}_{AB} + \vec{v}_{BC}$ (السرعة النسبية). لا سرعة مطلقة -- اختيار إطار ذكي قد يجعل مسألة صعبة سهلة.