قطع خيط البندول عند الأسفل يبقي سرعته الأفقية لحظة القطع. [3]
الخلاصة السريعة
لا؛ بعد قطع بلا دفع، يبدأ قذفًا أفقيًا ثم تحني الجاذبية مساره. [2][3]
- كتلة نقطية
m>0، خيط خفيف لا يتمدد بطولL>0م، وتعليق ثابت(0,حيثY) Y>Lم. جاذبية ثابتةg>0م/ث²، بلا هواء أو احتكاك. تبدأ ساكنة يسارًا بزاوية0<θ0<π/2من الرأسي للأسفل. [1] - عند أول مرور بالأسفل يمينًا:
v²=. هبوط الارتفاع2gL(1− cosθ0)>0 L(1−يحول طاقة الوضع إلى الحركة؛ الشد لا يبذل شغلًا. لا تقريب زاوية صغيرة. [4]cosθ0) - نفترض قطعًا لحظيًا بلا دفع؛ السرعة مستمرة. عند الأسفل هي مماسية أفقية:
vx=. يزول الشد؛ لا نضيف قوة مركزية مستقلة إلى الجاذبية. [3]v, vy= 0 t≥0بالثانية منذ القطع:x=. أول وصول إلى الأرضvt, y= Y− L− gt²/2 y=عند0 tb=. المسار قطع مكافئ، لا سقوط عمودي. [2]√[2(Y− L)/g] - مثال مؤلف:
L=. البداية عند الأسفل2m, Y= 5m, g= 10m/s², θ0= 60° (0,؛3)m v=، والهبوط عند2√5m/s, tb= √(3/5)s x=. [2][4]2√3m - أما القطع فور التحرير الساكن: البداية
(-Lsinθ0,، وY− Lcosθ0) xثابت.tt=. في المثال:√[2(Y− Lcosθ0)/g] (-√3,؛ سقوط عمودي من موضع مختلف. [2]4)m, tt= 2/√5s
حدد النموذج ونقطتي القطع
كتلة نقطية m>0، خيط خفيف لا يتمدد بطول L>0 م، وتعليق ثابت (0, حيث Y>L م. جاذبية ثابتة g>0 م/ث²، بلا هواء أو احتكاك. تبدأ ساكنة يسارًا بزاوية 0<θ0<π/2 من الرأسي للأسفل. [1]
θ الزاوية الحالية من الرأسي للأسفل. أثناء التأرجح v²=، وT/m=؛ يبقى الخيط مشدودًا حتى الأسفل. T شد بالنيوتن. [1]
احسب سرعة الأسفل بالطاقة
عند أول مرور بالأسفل يمينًا: v²=. هبوط الارتفاع L(1− يحول طاقة الوضع إلى الحركة؛ الشد لا يبذل شغلًا. لا تقريب زاوية صغيرة. [4]
بالقسمة على m: gL(1−. الكتلة تلغى، والطاقة لا تعين اتجاه السرعة وحدها. [4]
افصل السرعة عن التسارع
نفترض قطعًا لحظيًا بلا دفع؛ السرعة مستمرة. عند الأسفل هي مماسية أفقية: vx=. يزول الشد؛ لا نضيف قوة مركزية مستقلة إلى الجاذبية. [3]
قبل القطع عند الأسفل ay= لأعلى؛ بعده ay= لأسفل وax=. تغير التسارع لا يقتضي قفزة في السرعة. [3]
اكتب الحركة بعد القطع
t≥0 بالثانية منذ القطع: x=. أول وصول إلى الأرض y= عند tb=. المسار قطع مكافئ، لا سقوط عمودي. [2]
الإزاحة الأفقية إلى الأرض xb= م. [2]
تحقق بمثال أصلي
مثال مؤلف: L=. البداية عند الأسفل (0,؛ v=، والهبوط عند x=. [2][4]

قارن بالقطع من السكون
أما القطع فور التحرير الساكن: البداية (-Lsinθ0,، وx ثابت. tt=. في المثال: (-√3,؛ سقوط عمودي من موضع مختلف. [2]
tt²−. الزمنان بعد القطع، لا منذ التحرير الأول؛ حالة الأسفل سبقتها فترة التأرجح. [2]
المراجع
- UT Austin: البندول غير الخطي
- OpenStax: حركة المقذوف
- OpenStax: السرعة المماسية والتسارع
- OpenStax: حفظ الطاقة
راجع شروط الزمن الدوري للبندول
أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.
