سوال ۴۸ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۴۸ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۳ (ریاضی) · فصل ۱: حرکت بر خط راست
معادلهٔ سرعت ـ زمان متحرکی در SI به صورت است. شتاب متوسط آن در ۲ ثانیهٔ دوم چند متر بر مربعثانیه است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
ابتدا بازهٔ زمانی را مشخص میکنیم. «دو ثانیهٔ دوم» یعنی پس از پایان دو ثانیهٔ اول؛ بنابراین ابتدا و انتهای بازه عبارتاند از:
طبق تعریف کتاب، شتاب متوسط برابر نسبت تغییر سرعت به مدت بازه است (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰–۱۱):
با استفاده از معادلهٔ ، سرعت در دو انتهای بازه را حساب میکنیم:
پس شتاب متوسط برابر است با:
توجه کنید که معادلهٔ سرعت نسبت به زمان درجهٔ دوم است؛ پس حرکت شتاب ثابت ندارد و نباید شتاب یک لحظه را بدون دلیل جایگزین شتاب متوسط بازه کرد. در حرکت با شتاب ثابت، معادلهٔ سرعت نسبت به زمان خطی است (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۵).
پاسخ: گزینهٔ ۱
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۲: ممکن است با محاسبهٔ شتاب لحظهای در ابتدای بازه، یعنی ، این گزینه انتخاب شود؛ اما شتاب لحظهای ابتدای بازه لزوماً برابر شتاب متوسط کل بازه نیست.
- گزینهٔ ۳: ممکن است عدد ثابت معادلهٔ سرعت، یعنی ، با شتاب اشتباه گرفته و اندازهٔ آن انتخاب شود. این جمله یکای سرعت دارد و هنگام محاسبهٔ تغییر سرعت حذف میشود؛ پس شتاب متوسط را تعیین نمیکند.
- گزینهٔ ۴: ممکن است سرعت در آغاز بازه، یعنی ، بهجای شتاب متوسط گزارش شود. این مقدار سرعت است؛ برای یافتن شتاب متوسط باید اختلاف سرعت دو انتهای بازه را بر مدت بازه تقسیم کرد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- تعریف شتاب متوسط را در بخش «شتاب متوسط و شتاب لحظهای» مرور کن: این کمیت از تغییر سرعت در یک بازه به دست میآید، نه از سرعت در یک لحظه.
- «دو ثانیهٔ دوم» بازهٔ تا است. سرعت را در هر دو انتهای این بازه از معادلهٔ دادهشده پیدا کن.
- دو سرعت بهدستآمده را در رابطهٔ قرار بده؛ جملهٔ ثابت معادلهٔ سرعت در تفاضل حذف میشود.