سوال ۴۶ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۴۶ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۳ (ریاضی) · فصل ۱: حرکت بر خط راست
معادلهٔ مکان ـ زمان متحرکی که در مسیر مستقیم حرکت میکند، در به صورت است. سرعت متوسط در ۵ ثانیهٔ اول، چند برابر سرعت متوسط در ۵ ثانیهٔ سوم است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
سرعت متوسط از تقسیم جابهجایی بر مدت زمان به دست میآید:
.
در این رابطه، علامت جابهجایی باید حفظ شود؛ سرعت مثبت و منفی بهترتیب نشاندهندهٔ حرکت در جهت مثبت و منفی محور است (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۳).
گام اول: تعیین بازههای زمانی
پنج ثانیهٔ اول بازهٔ تا است. پنج ثانیهٔ دوم بازهٔ تا و در نتیجه پنج ثانیهٔ سوم بازهٔ تا است.
گام دوم: محاسبهٔ سرعت متوسط در بازهٔ اول
با جایگذاری در معادلهٔ داریم:
.
پس:
.
گام سوم: محاسبهٔ سرعت متوسط در بازهٔ سوم
مکان در ابتدا و انتهای این بازه برابر است با:
.
بنابراین:
.
گام چهارم: محاسبهٔ نسبت خواستهشده
.
علامت منفی یعنی سرعتهای متوسط در دو بازه خلاف جهت یکدیگرند؛ بنابراین نباید قدرمطلق آنها را نسبت بگیریم.
پاسخ: گزینهٔ ۱
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۲: ممکن است با اشتباه در محاسبهٔ مکانها یا استفاده از سرعت لحظهای بهجای سرعت متوسط، نسبت به دست آید. علامت منفی درست است، اما نسبت اندازهٔ جابهجاییها در دو بازهٔ هممدت برابر است، نه .
- گزینهٔ ۳: این گزینه از حذف علامت سرعتها و مقایسهٔ تندیهای متوسط به دست میآید. سؤال نسبت سرعتهای متوسط را میخواهد و چون جابهجایی دو بازه خلاف جهت یکدیگر است، نسبت باید منفی باشد.
- گزینهٔ ۴: این گزینه میتواند حاصل دو خطا باشد: محاسبهٔ نادرست اندازهٔ نسبت و نادیدهگرفتن جهت حرکت. در این مسئله هم اندازهٔ نسبت برابر نیست و هم مثبتبودن آن با علامت جابهجاییهای دو بازه سازگار نیست.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- برای سرعت متوسط باید جابهجایی را بر مدت زمان تقسیم کنید، نه مسافت را؛ علامت جابهجایی نیز اهمیت دارد. رابطهٔ سرعت متوسط و نقش علامت سرعت را در فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۳ مرور کنید.
- پنج ثانیهٔ اول بازهٔ تا و پنج ثانیهٔ سوم بازهٔ تا است؛ بازهٔ سوم را با کل زمان سپریشده اشتباه نگیرید.
- چون مدت دو بازه برابر است، کافی است نسبت را حساب کنید. برای جایگذاری میتوانید از ، ، و استفاده کنید.