Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Kinematics · ⁨קינמטיקה⁩

AP Physics C: Mechanics · ⁨פיזיקה AP C: מכניקה⁩ · Topic 1 · ⁨נושא 1⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
7:31

קינמטיקה

רקטה משתקת לאוויר. כל שנייה, המנוע שלה שורף חזק יותר, ולכן ההאצה ממשיכה לגדול. כעת נסה למצוא את המהירות שלו באמצעות המשוואות מהראשון שלך…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

1.1

Scalars and Vectors · ⁨גדלים סקלאריים ווקטוריים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
Learning ObjectiveEssential Knowledge

1.1.A
Describe a scalar or vector quantity using magnitude and direction, as appropriate.

  • 1.1.A.1 Scalars are quantities described by magnitude only; vectors are quantities described by both magnitude and direction.
  • 1.1.A.2 Vectors can be visually modeled as arrows with appropriate direction and lengths proportional to their magnitude.
  • 1.1.A.3 Distance and speed are examples of scalar quantities, while position, displacement, velocity, and acceleration are examples of vector quantities.
  • 1.1.A.4 Vectors can be expressed in unit vector notation or as a magnitude and a direction.
    • 1.1.A.4.i Unit vector notation can be used to represent vectors as the sum of their constituent components in the $x$-, $y$-, and $z$-directions, denoted by $\hat{i}$, $\hat{j}$, and $\hat{k}$, respectively.
      • Equation: $\vec{r} = \left( A\hat{i} + B\hat{j} + C\hat{k} \right)$
    • 1.1.A.4.ii The position vector of a point is given by $\vec{r}$, and the unit vector in the direction of the position vector is denoted $\hat{r}$.
    • 1.1.A.4.iii A resultant vector is the vector sum of the addend vectors' components.
      • Equation: $\vec{C} = \vec{A} + \vec{B}$
      • Equation: $\vec{C} = \left( A_x + B_x \right)\hat{i} + \left( A_y + B_y \right)\hat{j}$
  • 1.1.A.5 In a given one-dimensional coordinate system, opposite directions are denoted by opposite signs.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

Kinematics 运动学 describes motion. Two kinds of quantity:

  • A scalar 标量 has only size (magnitude 大小): distance, speed, mass, time.
  • A vector 矢量 has magnitude and direction: displacement, velocity, acceleration, force.

In this calculus-based course you resolve vectors into components 分量 and add them component by component; a vector's magnitude is $\sqrt{v_x^2+v_y^2+\cdots}$. Physics C also writes vectors with unit vectors 单位矢量: $\vec{v}=v_x\hat{i}+v_y\hat{j}$, where $\hat{i}$ and $\hat{j}$ are directions of length one along $x$ and $y$ – handy because calculus can then act on each component separately.

עברית

קינמטיקה מתארת תנועה. שני סוגים של גדלים:

  • סקלאר הוא גדל בעל רק גודל (גודל מוחלט): מרחק, מהירות, מסה, זמן.
  • לווקטור יש גודל וגם כיוון: תזחה, מהירות, תאוצה, כוח.

בקורס זה המבוסס על חשבון אינטגרלי פתחתם וקטורים לרכיבים ותוסיפו אותם רכיב-ברכיב; הגודל המוחלט של וקטור הוא $\sqrt{v_x^2+v_y^2+\cdots}$. פיזיקה C גם כותבת וקטורים עם ווקטורי יחיד: $\vec{v}=v_x\hat{i}+v_y\hat{j}$, כאשר $\hat{i}$ ו$\hat{j}$ הם כיוונים בגודל אחת לאורך $x$ ו$y$ – נוח מכיוון שמחשוב אינטגרלי יכול לפעול על כל רכיב בנפרד.

פירוק וקטור לרכיבי ה-x וה-y שלו
פירוק וקטור לרכיבי ה-x וה-y שלו
מד מהירות ברכב: המהירות היא הגודל של המהירות — סקלר של קצב תנועה
מד מהירות ברכב: המהירות היא הגודל של המהירות — סקלר של קצב תנועה
Explore · ⁨חקור⁩

Explore the dot product · ⁨חקור את מכפלת נקודתית⁩

Drag the components of $\vec{A}$ and $\vec{B}$. The dot product $\vec{A}\cdot\vec{B}=A_xB_x+A_yB_y$ reaches zero exactly when the two vectors are perpendicular — the geometry behind $\cos\theta$. · ⁨גרור את רכיבי $\vec{A}$ ו$\vec{B}$. מכפלת נקודתית $\vec{A}\cdot\vec{B}=A_xB_x+A_yB_y$ מגיעה ל-אפס בדיוק כאשר שני הווקטורים מאונכים — הגיאומטריה העומדת מאחורי $\cos\theta$.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
vector/ˈvektə/ מסיר מחלות
components/kəmˈpəʊnənts/ רכיבים
unit vectors/ˈjuːnɪt ˈvektəz/ וקטורים יחידה
derivatives/dɪˈrɪvətɪvz/ נגזרות
average velocity/ˈævrɪdʒ vəˈlɒsɪti/ מהירות ממוצעת
instantaneous velocity/ˌɪnstənˈteɪnɪəs vəˈlɒsɪti/ מהירות רגעית
free fall/friː fɔːl/ נפילה חופשית
reference frame/ˈrefrəns freɪm/ מערכת ייחוס
relative motion/ˈrelətɪv ˈməʊʃn/ תנועה יחסית
projectile motion/prəˈdʒektaɪl ˈməʊʃn/ תנועת פרויקטייל
1.2

Displacement, Velocity, and Acceleration · ⁨תזחה, מהירות ותאוצה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
Learning ObjectiveEssential Knowledge

1.2.A
Describe a change in an object's position.

  • 1.2.A.1 When using the object model, the size, shape, and internal configuration are ignored. The object may be treated as a single point with extensive properties such as mass and charge.
  • 1.2.A.2 Displacement is the change in an object's position.
    • Equation: $\Delta x = x - x_0$

1.2.B
Describe the average velocity and acceleration of an object.

  • 1.2.B.1 Averages of velocity and acceleration are calculated considering the initial and final states of an object over an interval of time.
  • 1.2.B.2 Average velocity is the displacement of an object divided by the interval of time in which that displacement occurs.
    • Equation: $\vec{v}_{\text{avg}} = \dfrac{\Delta \vec{x}}{\Delta t}$
  • 1.2.B.3 Average acceleration is the change in velocity divided by the interval of time in which that change in velocity occurs.
    • Equation: $\vec{a}_{\text{avg}} = \dfrac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}$
  • 1.2.B.4 An object is accelerating if either the magnitude and/or direction of the object's velocity are changing.
  • 1.2.B.5 Calculating average velocity or average acceleration over a very small time interval yields a value that is very close to the instantaneous velocity or instantaneous acceleration.

1.2.C
Describe the instantaneous position, velocity, and acceleration of an object as a function of time.

  • 1.2.C.1 As the time interval used to calculate the average value of a quantity approaches zero, the average value of that quantity approaches the value of the quantity at that instant, called the instantaneous value.
    • 1.2.C.1.i Instantaneous velocity is the rate of change of the object's position, which is equal to the derivative of position with respect to time.
      • Equation: $\vec{v} = \dfrac{d\vec{r}}{dt}$
      • Equation: $v_x = \dfrac{dx}{dt}$
    • 1.2.C.1.ii Instantaneous acceleration is the rate of change of the object's velocity, which is equal to the derivative of velocity with respect to time.
      • Equation: $\vec{a} = \dfrac{d\vec{v}}{dt}$
      • Equation: $a_x = \dfrac{dv_x}{dt}$
  • 1.2.C.2 Time-dependent functions and instantaneous values of position, velocity, and acceleration can be determined using differentiation and integration.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English
Projectile motion is two independent motions

Because motion can change continuously, define the rates as derivatives 导数:

$$v=\frac{dx}{dt},\qquad a=\frac{dv}{dt}=\frac{d^2x}{dt^2}.$$
Reversing this, integrate to recover velocity and position:
$$v(t)=v_0+\int_0^t a\,dt,\qquad x(t)=x_0+\int_0^t v\,dt.$$
Distinguish the average from the instantaneous: average velocity 平均速度 is $\Delta x/\Delta t$ over an interval, while instantaneous velocity 瞬时速度 is the derivative at one moment – the slope of the tangent line, and what a speedometer shows.

For constant acceleration these give the familiar kinematic equations ($v=v_0+at$, $x=x_0+v_0t+\tfrac12at^2$, $v^2=v_0^2+2a\,\Delta x$). The most important constant-$a$ case is free fall 自由落体: near Earth's surface every object, heavy or light, accelerates downward at $g=9.8\ \text{m/s}^2$ once air resistance is negligible. When $a$ or $v$ varies with time, use the integrals directly.

Worked example. A particle moves with $x(t)=2t^3-3t^2$ (metres). Differentiate for velocity and acceleration:

$$v=\frac{dx}{dt}=6t^2-6t,\qquad a=\frac{dv}{dt}=12t-6.$$
At $t=2\ \text{s}$, $v=24-12=12\ \text{m/s}$ and $a=24-6=18\ \text{m/s}^2$. This calculus link – not just the constant-$a$ formulas – is what distinguishes Physics C.

Worked example. A particle starts from rest at the origin with $a(t)=6t$. Integrate: $v=\int 6t\,dt=3t^2$ and $x=\int 3t^2\,dt=t^3$. At $t=2\ \text{s}$, $v=12\ \text{m/s}$ and $x=8\ \text{m}$.

עברית
תנועת פרויקטייל היא שתי תנועות עצמאיות

מכיוון שתנועה עשויה להשתנות ברצף, הגדרו קצבים כנגזרות:

$$v=\frac{dx}{dt},\qquad a=\frac{dv}{dt}=\frac{d^2x}{dt^2}.$$
בהפיכה, אינטגרל כדי לשחזר את המהירות והמיקום:
$$v(t)=v_0+\int_0^t a\,dt,\qquad x(t)=x_0+\int_0^t v\,dt.$$
הבחינו בין ממוצע לבין רגעי: מהירות ממוצעת היא $\Delta x/\Delta t$ בתוך מרווח זמן, בעוד מהירות רגעית היא הנגזרת ברגע מסוים — השיפוע של המשיק, ומה שהמדומטר מראה.

עבור תאוצה קבועה, אלו נותנות את משוואות הקינמטיקה המוכרות ($v=v_0+at$, $x=x_0+v_0t+\tfrac12at^2$, $v^2=v_0^2+2a\,\Delta x$). המקרה החשוב ביותר של תאוצה קבועה-$a$ הוא נפילה חופשית: קרוב לפני השטח של כדור הארץ כל גוף, כבד או קל, מאיץ כלפי מטה ב$g=9.8\ \text{m/s}^2$ ברגע שהתנגדות האוויר becomes זניחה. כאשר $a$ או $v$ משתנה עם הזמן, השתמשו באינטגרלים ישירות.

דוגמה מפורטת. חלקיק נע לפי $x(t)=2t^3-3t^2$ (מטרים). גזרו עבור מהירות ותאוצה:

$$v=\frac{dx}{dt}=6t^2-6t,\qquad a=\frac{dv}{dt}=12t-6.$$
על $t=2\ \text{s}$, $v=24-12=12\ \text{m/s}$ ועל $a=24-6=18\ \text{m/s}^2$. הקשר החישובי הזה — ולא רק הנוסחות לתאוצה קבועה-$a$ — הוא מה שמבדיל את פיזיקה C.

דוגמה מפורטת. חלקיק מתחיל מנקודת הרגיעה בראשית הצירים עם $a(t)=6t$. אינטגרלו: $v=\int 6t\,dt=3t^2$ ועל $x=\int 3t^2\,dt=t^3$. על $t=2\ \text{s}$, $v=12\ \text{m/s}$ ועל $x=8\ \text{m}$.

בגרף מהירות-זמן, השיפוע הוא התאוצה והשטח הוא ההזזה
בגרף מהירות-זמן, השיפוע הוא התאוצה והשטח הוא ההזזה
רכבת מהירה: קינמטיקה מתארת תזחה, מהירות ותאוצה לאורך זמן
רכבת מהירה: קינמטיקה מתארת תזחה, מהירות ותאוצה לאורך זן
Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
Kinematics/ˌkɪnɪˈmætɪks/ קינמטיקה
scalar/ˈskeɪlə/ סקאלר
magnitude/ˈmæɡnɪtjuːd/ גודל
1.3

Representing Motion · ⁨ייצוג תנועה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
Learning ObjectiveEssential Knowledge

1.3.A
Describe the position, velocity, and acceleration of an object using representations of that object's motion.

  • 1.3.A.1 Motion can be represented by motion diagrams, figures, graphs, equations, and narrative descriptions.
  • 1.3.A.2 For constant acceleration, three kinematic equations can be used to describe instantaneous linear motion in one dimension:
    • Equation: $v_x = v_{x0} + a_x t$
    • Equation: $x = x_0 + v_{x0} t + \dfrac{1}{2} a_x t^2$
    • Equation: $v_x^2 = v_{x0}^2 + 2a_x \left( x - x_0 \right)$
    • Note: The equations above are written to indicate motion in the $x$-direction, but these equations can be used in any single dimension as appropriate.
  • 1.3.A.3 Near the surface of Earth, the vertical acceleration caused by the force of gravity is downward, constant, and has a measured value approximately equal to
    • Equation: $a_g = g \approx 10 \ \text{m/s}^2$.
  • 1.3.A.4 Graphs of position, velocity, and acceleration as functions of time can be used to find the relationships between those quantities.
    • 1.3.A.4.i An object's instantaneous velocity is the rate of change of the object's position, which is equal to the slope of a line tangent to a point on a graph of the object's position as a function of time.
      • Equation: $v_x = \dfrac{dx}{dt}$
    • 1.3.A.4.ii An object's instantaneous acceleration is the rate of change of the object's velocity, which is equal to the slope of a line tangent to a point on a graph of the object's velocity as a function of time.
      • Equation: $a_x = \dfrac{dv_x}{dt}$
    • 1.3.A.4.iii The displacement of an object during a time interval is equal to the area under the curve of a graph of the object's velocity as a function of time (i.e., the area bounded by the function and the horizontal axis for the appropriate interval).
      • Equation: $\Delta x = \displaystyle\int_{t_1}^{t_2} v_x(t) \ dt$
    • 1.3.A.4.iv The change in velocity of an object during a time interval is equal to the area under the curve of a graph of the acceleration of the object as a function of time.
      • Equation: $\Delta v_x = \displaystyle\int_{t_1}^{t_2} a_x(t) \ dt$

Boundary statement: AP Physics C: Mechanics and AP Physics C: Electricity and Magnetism expects that for all situations in which a numerical quantity is required for g, the value $g \approx 10 \ \text{m/s}^2$ will be used. However, students will not be penalized for correctly using the more precise commonly accepted values of $g = 9.81 \ \text{m/s}^2$ or $g = 9.8 \ \text{m/s}^2$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

Move fluently between description, graph, table, and equation:

  • On a position–time graph, the slope ($dx/dt$) is velocity.
  • On a velocity–time graph, the slope is acceleration and the area ($\int v\,dt$) is displacement.
  • On an acceleration–time graph, the area ($\int a\,dt$) is the change in velocity.

Slopes are derivatives; areas are integrals – the two are inverse operations here.

עברית

מעבר זורם בין תיאור, גרף, טבלה ומשוואה:

גרף הזזה-זמן: השיפוע בכל רגע הוא המהירות
גרף מיקום-זמן: השיפוע בכל רגע הוא המהירות
  • בגרף מיקום–זמן, השיפוע ($dx/dt$) הוא מהירות.
  • בגרף מהירות–זמן, השיפוע הוא תאוצה והשטח ($\int v\,dt$) הוא הגבהל.
  • בגרף תאוצה–זמן, השטח ($\int a\,dt$) הוא השינוי במהירות.

שיפועים הם נגזרות; שטחים הם אינטגרלים – שתי הפעולות הן הפוכות זו לזו כאן.

מיקום, מהירות ותאוצה קשורים באמצעות נגזרת
מיקום, מהירות ותאוצה קשורים באמצעות נגזרת
Explore · ⁨חקור⁩

Explore the velocity–time graph · ⁨חקרו את הגרף מהירות-זמן⁩

Change the start velocity and acceleration. The slope of a $v$–$t$ line is the acceleration $a=\tfrac{dv}{dt}$, and the area underneath is the displacement $\Delta x=\int v\,dt$ — slope and area are the graphical faces of the derivative and the integral. · ⁨שנה את מהירות ההתחלה והתאוצה. השיפוע של קו $v$–$t$ הוא התאוצה $a=\tfrac{dv}{dt}$, וה-שטח מתחתיו הוא ההזזה $\Delta x=\int v\,dt$ — שיפוע ושטח הם הפנים הגרפיות של הנגזרת והאינטגרל.⁩

1.4

Reference Frames and Relative Motion · ⁨מערכות ייחוס ותנועה יחסית⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 1.4.A: Describe the reference frame of a given observer.

  • 1.4.A.1 The choice of reference frame will determine the direction and magnitude of quantities measured by an observer in that reference frame.

Learning Objective 1.4.B: Describe the motion of objects as measured by observers in different inertial reference frames.

  • 1.4.B.1 Measurements from a given reference frame may be converted to measurements from another reference frame.
  • 1.4.B.2 The observed velocity of an object results from the combination of the object's velocity and the velocity of the observer's reference frame.
    • 1.4.B.2.i Combining the motion of an object and the motion of an observer in a given reference frame involves the addition or subtraction of vectors.
    • 1.4.B.2.ii The acceleration of any object is the same as measured from all inertial reference frames.

Boundary statement: Unless otherwise stated, the frame of reference of any problem may be assumed to be inertial.

עברית

מטרות למידה 1.4.A: לתאר את מערכת הייחוס של צופה נתון.

  • 1.4.A.1 בחירת מערכת הייחוס תקבע את הכיוון והגודל של כמויות שנמדדות על ידי צופה במערכת זו.

מטרות למידה 1.4.B: לתאר את תנועת אובייקטים כפי שנמדדו על ידי צופים במערכות ייחוס אינרציאליות שונות.

  • 1.4.B.1 מדידות ממערכת ייחוס נתונה יכולות להיות מומשות למדידות ממערכת ייחוס אחרת.
  • 1.4.B.2 המהירות הנצפתה של אובייקט נובעת משילוב מהירות האובייקט ומהירות מערכת הייחוס של הצופה.
    • 1.4.B.2.i שילוב תנועת אובייקט ותנועת צופה במערכת ייחוס נתונה מחייב חיבור או חיסור של וקטורים.
    • 1.4.B.2.ii התאוצה של כל אובייקט זהה כפי שנמדדת מכל מערכות הייחוס האינרציאליות.

הצהרת גבול: אלא אם כן צוין אחרת, ניתן להניח שמערכת הייחוס של כל בעיה היא אינרציאלית.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

All motion is relative to a reference frame 参考系. Combine velocities by vector addition: $\vec{v}_{A/C}=\vec{v}_{A/B}+\vec{v}_{B/C}$. This handles boats crossing rivers and passengers on moving vehicles – relative motion 相对运动 problems. Read the subscripts as a chain: "A relative to B" plus "B relative to C" gives "A relative to C".

Worked example. A boat that moves at $4.0\ \text{m/s}$ in still water heads straight across a river flowing at $3.0\ \text{m/s}$. Relative to the ground the boat moves at $\sqrt{4.0^2+3.0^2}=5.0\ \text{m/s}$, angled downstream. If the river is $80\ \text{m}$ wide, the crossing still takes $t=\dfrac{80}{4.0}=20\ \text{s}$ – only the across-stream component crosses the river; the current just carries the boat $60\ \text{m}$ downstream.

עברית

כל התנועה היא יחסית למערכת ייחוס. שילוב מהירויות מתבצע באמצעות חיבור וקטורי: $\vec{v}_{A/C}=\vec{v}_{A/B}+\vec{v}_{B/C}$. הדבר חל על ספינות החוצות נהרות ומסיעים ברכבים זזים – בעיות שלתנועה יחסית. קראו את המקדמים כשרשרת: "A ביחס ל-B" פלו "B ביחס ל-C" נותן "A ביחס ל-C".

דוגמה מוצגת. סירה הנעה במהירות $4.0\ \text{m/s}$ במים שקטים פונה ישר כלפי חוצה נהר זורם במהירות $3.0\ \text{m/s}$. ביחס לקרקע הסירה נעה במהירות $\sqrt{4.0^2+3.0^2}=5.0\ \text{m/s}$, בזווית כלפי מטה הזרם. אם רוחב הנהר הוא $80\ \text{m}$, עדיין לוקח לה לצלוח אותו $t=\dfrac{80}{4.0}=20\ \text{s}$ – רק המרכיב החוצני של מהירותה מצטלח את הנהר; הזרם פשוט נשא את הסירה $60\ \text{m}$ כלפי מטה הזרם.

1.5

Motion in Two or Three Dimensions · ⁨תנועה בשתי או שלושה ממדים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 1.5.A: Describe the motion of an object moving in two or three dimensions.

  • 1.5.A.1 Motion in two or three dimensions can be analyzed using one-dimensional kinematic relationships if the motion is separated into components.
  • 1.5.A.2 Velocity and acceleration may be different in each dimension and may be nonuniform.
  • 1.5.A.3 Motion in one dimension may be changed without causing a change in a perpendicular dimension.
  • 1.5.A.4 Projectile motion is a special case of two-dimensional motion that has zero acceleration in one dimension and constant, nonzero acceleration in the second dimension.

Boundary statement: AP Physics C: Mechanics only expects students to quantitatively analyze the motion of an object in two dimensions. AP Physics C: Electricity and Magnetism expects students to also qualitatively describe the motion of a particle in three dimensions.

עברית

מטרת למידה 1.5.A: לתאר את תנועת גוף הנע בשני ממדים או שלושה ממדים.

  • 1.5.A.1 תנועה בשני ממדים או שלושה ממדים ניתנת לניתוח באמצעות קשרים קינמטיים חד-ממדיים, אם התנועה מפוצלת לרכיבים.
  • 1.5.A.2 מהירות ואיטוב עשויים להיות שונים בכל ממד ועשויים להיות לא אחידים.
  • 1.5.A.3 תנועה בממד אחד עשויה להשתנות ללא גרימת שינוי בממד מאונך.
  • 1.5.A.4 תנועת פרוקטייל היא מקרה פרטי של תנועה דו-ממדית המאופיינת באיטוב אפס בממד אחד ואיטוב קבוע ולא-אפסי בממד השני.

הצהרת גבול: AP Physics C: Mechanics מצפה רק מן התלמידים לבצע ניתוח כמותי של תנועת גוף בשני ממדים. AP Physics C: Electricity and Magnetism מצפה מן התלמידים גם לתאר איכותית תנועת חלקיק בשלושה ממדים.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

In two or three dimensions, position is a vector $\vec{r}(t)=\langle x(t),y(t),z(t)\rangle$, and velocity and acceleration are its successive derivatives – each component handled independently.

Worked example. $\vec{r}(t)=\big(2t^2\big)\hat{i}+\big(4t-t^3\big)\hat{j}$ (metres). Differentiating each component: $\vec{v}=4t\,\hat{i}+(4-3t^2)\,\hat{j}$ and $\vec{a}=4\,\hat{i}-6t\,\hat{j}$. At $t=1\ \text{s}$: $\vec{v}=4\hat{i}+1\hat{j}$, so the speed is $\sqrt{17}\approx4.1\ \text{m/s}$ – no new physics, just one derivative per component.

For projectile motion 抛体运动, horizontal and vertical motions are independent, linked only by time $t$: horizontally $a_x=0$ (constant velocity), vertically $a_y=-g$. The path is a parabola. This component method extends to any two-dimensional motion where the accelerations along each axis are known.

Worked example. A ball is launched at $20\ \text{m/s}$, $30^{\circ}$ above the horizontal ($g=9.8\ \text{m/s}^2$). The components are $v_{0x}=20\cos30^{\circ}=17.3\ \text{m/s}$ and $v_{0y}=20\sin30^{\circ}=10\ \text{m/s}$. The vertical motion sets the time: total flight $=\dfrac{2v_{0y}}{g}=\dfrac{20}{9.8}=2.0\ \text{s}$, maximum height $=\dfrac{v_{0y}^2}{2g}=5.1\ \text{m}$, and range $=v_{0x}\times2.0=35\ \text{m}$.

עברית

בשני או שלושה ממדים, המיקום הוא וקטור $\vec{r}(t)=\langle x(t),y(t),z(t)\rangle$, והמהירות והתאוצה הן הנגזרות העוקבות שלו – כל רכיב מטופל בנפרד.

דוגמה מופרזת. $\vec{r}(t)=\big(2t^2\big)\hat{i}+\big(4t-t^3\big)\hat{j}$ (מטר). נגזרת כל רכיב: $\vec{v}=4t\,\hat{i}+(4-3t^2)\,\hat{j}$ ו$\vec{a}=4\,\hat{i}-6t\,\hat{j}$. ב$t=1\ \text{s}$: $\vec{v}=4\hat{i}+1\hat{j}$, ולכן המהירות היא $\sqrt{17}\approx4.1\ \text{m/s}$ – אין כאן פיזיקה חדשה, רק נגזרת אחת לכל רכיב.

פרציל שנורא בזווית: התנועות האופקית והאנכית הן עצמאיות
פרויקטיל שנורה בזווית: התנועה האופקית והתנועה האנכית הן בלתי תלויות

עבורתנועת פרaboile, התנועה האופקית והתנועה האנכיות הן עצמאיות, מקושרות רק על ידי הזמן $t$: אופקית $a_x=0$ (מהירות קבועה), אנכית $a_y=-g$. המסלול הוא פרבולה. שיטה זו מתרחבת לכל תנועה דו-ממדית שבה ידועות התאוצות לאורך ציר כל אחד.

דוגמה מופרזת. כדור משוגע במהירות $20\ \text{m/s}$, בزاوية $30^{\circ}$ מעל האופק ($g=9.8\ \text{m/s}^2$). הרכיבים הם $v_{0x}=20\cos30^{\circ}=17.3\ \text{m/s}$ ו$v_{0y}=20\sin30^{\circ}=10\ \text{m/s}$. התנועה האנכית קובעת את הזמן: זמן טיסה כולל $=\dfrac{2v_{0y}}{g}=\dfrac{20}{9.8}=2.0\ \text{s}$, גובה מקסימלי $=\dfrac{v_{0y}^2}{2g}=5.1\ \text{m}$, וטווח $=v_{0x}\times2.0=35\ \text{m}$.

פרaboile שנורה בזווית: רכיבי מהירות, גובה מקסימלי וטווח
פרaboile שנורה בזווית: רכיבי מהירות, גובה מקסימלי וטווח
Explore · ⁨חקור⁩

Explore projectile motion · ⁨חקרו תנועת פריל⁩

Fire the projectile, then vary the angle and speed. The horizontal motion is steady while gravity acts only downward — together they trace a parabola. Find the angle that gives the greatest range (it peaks near $45^\circ$), and try the Moon. · ⁨שחרר את הפרויקטייל, ואז משנה את הזווית והמהירות. התנועה האופקית היא אחידה בעוד שכובד פועל רק כלפי מטה — יחד הם משרטטים פרבולה. מצא את הזווית הנותנת את הטווח הגדול ביותר (הוא מקבל שיא בקרבת $45^\circ$), ונסה את הירח.⁩

1.5

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Resolve every vector into components before adding — never add magnitudes at an angle directly.
  • On Physics C you are expected to use calculus: velocity is $\vec v=\tfrac{d\vec r}{dt}$ and acceleration $\vec a=\tfrac{d\vec v}{dt}$; reverse with integration.
  • Carry and check units and treat direction with signs (choose a positive axis and stick to it).
  • Use the dot product for work-type quantities and the cross product for torque and angular momentum.
  • Sketch the vectors — a diagram catches sign and direction errors the algebra hides.
עברית
  • פירקו כל וקטור לרכיבים לפני החיבור – לעולם אל תחברו גדלים בזווית ישירות.
  • בקורס Physics C מצופים שתשתמשו בק্যালקולוס: מהירות היא $\vec v=\tfrac{d\vec r}{dt}$ ותאוצה $\vec a=\tfrac{d\vec v}{dt}$; הפוך באמצעות אינטגרציה.
  • שמרו עליחידות ובדקו אותן, וטפל בכיוון באמצעות סימנים (בחרו ציר חיובי והתמידו בו).
  • השתמשו ב מכפלה נקודתית לכמויות מסוג עבודה ובמכפלה צולבת למומנט ולתנע זוויתי.
  • שרטט את הווקטורים — דיאגרמה חושפת טעויות סימן וכיוון שהאלגברה מחביאה.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in AP Physics C: Mechanics · ⁨פיזיקה AP C: מכניקה⁩ · ⁨נושאים נוספים בAP Physics C: Mechanics · ⁨פיזיקה AP C: מכניקה⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP