۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
شیب · مساحت · بازه

مکان–زمان و سرعت–زمان؛
هر نمودار را با معنای محور خودش بخوان

در نمودار حرکت، یک شکل یکسان می‌تواند معنای متفاوت داشته باشد. ابتدا کمیت هر محور را ثبت کن؛ سپس شیب، مساحت و علامت را فقط بر اساس همان نمودار تفسیر کن.

x↗t

شناسنامهٔ نمودار را بنویس

نام کمیت و واحد هر محور، مبدأ و بازهٔ زمان را مشخص کن. اگر محور عمودی مکان است، ارتفاع نقطه با سرعت یکی نیست؛ اگر سرعت است، فاصله از محور زمان علامت و اندازهٔ سرعت را نشان می‌دهد.

نمودار مکان–زمان را با شیب بخوان

میان دو نقطه، تغییر مکان را بر تغییر زمان تقسیم کن و معنای علامت شیب را بنویس. خط افقی یعنی مکان در آن بازه تغییر نمی‌کند. نمودار پایین محور مکان الزاماً نشان‌دهندهٔ حرکت در جهت منفی نیست؛ جهت را شیب تعیین می‌کند.

فرهنگ دو نمودار

x–t: شیب ← سرعت | v–t: شیب ← شتاب، مساحت علامت‌دار ← جابه‌جایی

تندی را از بزرگی شیب جدا کن

در نمودار مکان–زمان، خط پرشیب‌تر بزرگی سرعت بیشتری دارد. علامت شیب جهت را نشان می‌دهد. برای مقایسهٔ تندی، بزرگی شیب‌ها را با واحد یکسان بسنج.

تغییر جهت را با علامت سرعت پیدا کن

در نمودار مکان–زمان، تغییر علامت شیب نشانهٔ تغییر جهت است. در نمودار سرعت–زمان، عبور سرعت از صفر می‌تواند چنین تغییری را نشان دهد. صرف رسیدن مکان به صفر به معنای توقف یا برگشت نیست.

نمودار سرعت–زمان را با شیب تحلیل کن

شیب هر بازه تغییر سرعت در واحد زمان را نشان می‌دهد. شیب مثبت همیشه به معنای تندتر شدن نیست؛ علامت خود سرعت را نیز ببین. وقتی سرعت و شتاب هم‌علامت‌اند بزرگی سرعت افزایش می‌یابد و وقتی ناهم‌علامت‌اند کاهش پیدا می‌کند.

جابه‌جایی را مساحت علامت‌دار بگیر

سطح میان نمودار سرعت و محور زمان را به شکل‌های ساده تقسیم کن. بخش بالای محور و بخش پایین آن علامت مخالف دارند. جمع جبری جابه‌جایی است؛ جمع اندازهٔ بخش‌ها با مفهوم دیگری مرتبط می‌شود.

نقطه را با بازه اشتباه نگیر

سرعت یا مکان در یک لحظه از مقدار نمودار خوانده می‌شود، اما شیب متوسط و مساحت به بازه نیاز دارند. دو کران زمان را پیش از محاسبه بنویس تا پاسخ یک لحظه را با نتیجهٔ یک دوره مخلوط نکنی.

از مکان–زمان به سرعت–زمان برو

نمودار نخست را به بازه‌هایی با شیب مشخص تقسیم کن. برای هر بازه، علامت و مقدار شیب را به ارتفاع مناسب در نمودار سرعت تبدیل کن. شکست در شیب باید در نمودار دوم نیز به تغییر متناظر منجر شود.

از سرعت–زمان به مکان–زمان برگرد

مکان آغازین را ثبت کن و جابه‌جایی هر بازه را از مساحت علامت‌دار به آن بیفزا. علامت سرعت جهت تغییر مکان و تغییر شیب سرعت، شکل خمیدگی مسیر مکان را تعیین می‌کند. مقدار آغازین را حذف نکن.

کنترل داستان حرکت را انجام بده

نمودار را به جمله تبدیل کن: جسم از کجا شروع می‌کند، در هر بازه به کدام جهت می‌رود، کجا می‌ایستد و چگونه سرعتش تغییر می‌کند. برای اصول عمومی از راهنمای نمودار فیزیک و برای نمادگذاری از حرکت‌شناسی کمک بگیر.