تسارع نقطة تماس العجلة يتجه إلى أعلى في نموذجنا، رغم سرعتها الصفرية. [2]
الخلاصة السريعة
السرعة قيمة لحظية؛ التسارع يصف تغيرها مع الزمن للنقطة المادية نفسها. [4]
- عجلة دائرية صلبة نصف قطرها
R>0بالمتر، تتدحرج يمينًا دون انزلاق على أرض أفقية ثابتة. سرعة المركزV>0بالمتر/ثانية ثابتة. المحورxيمينًا وyإلى أعلى؛ نهمل تشوه الإطار، ولا نحسب قوى سيارة حقيقية. [1] - نتتبع نقطة مادية واحدة
Pبدأت عند التماس فيt=0. الدوران مع عقارب الساعة:θ=Vt/Rبالراديان، وω=V/Rبالراديان/ثانية. موضعهاP=(R(θ−sinθ),R(1−cosθ))؛ الزمنtبالثانية. [3] - بالاشتقاق الزمني:
vP=(V(1−cosθ),Vsinθ)بوحدةm/s، وaP=(V²sinθ/R,V²cosθ/R)بوحدةm/s². عند التماسθ=0: السرعة صفر، والتسارع إلى أعلى بمقدارV²/R=Rω². تسارع المركز والتسارع الزاوي صفر في هذا النموذج. [2][4] - مثال مؤلف:
R=0.4m,V=2m/s,ω=5rad/s. عند التماسvP=0,aP=(0,10)m/s². بعد نصف دورةt=π/5≈0.6283sتصبح النقطة أعلى العجلة:vP=(4,0)m/s,aP=(0,−10)m/s². مقدار تسارعها ثابت10m/s²، واتجاهه يتغير. [3] - نقطة الأرض الثابتة سرعتها وتسارعها صفر. أما موضع التماس الحالي
T=(Vt,0)فمشتقته(V,0)؛ إنه يختار نقاطًا مادية مختلفة. لا نشتق شرط سرعة التماس الصفرية كأنه يخص نقطة واحدة طوال الزمن. [2]
حدد العجلة والإطار المرجعي
عجلة دائرية صلبة نصف قطرها R>0 بالمتر، تتدحرج يمينًا دون انزلاق على أرض أفقية ثابتة. سرعة المركز V>0 بالمتر/ثانية ثابتة. المحور x يمينًا وy إلى أعلى؛ نهمل تشوه الإطار، ولا نحسب قوى سيارة حقيقية. [1]
عند التماس تلغي سرعة الدوران النسبية إلى المركز سرعة انتقاله: −Rω+V=0. [1]
اختر نقطة مادية واحدة
نتتبع نقطة مادية واحدة P بدأت عند التماس في t=0. الدوران مع عقارب الساعة: θ=Vt/R بالراديان، وω=V/R بالراديان/ثانية. موضعها P=(R(θ−sinθ),R(1−cosθ))؛ الزمن t بالثانية. [3]
نجمع موضع المركز (Vt,R) مع نصف القطر الدوار (−Rsinθ,−Rcosθ). [3]
اشتق السرعة والتسارع
بالاشتقاق الزمني: vP=(V(1−cosθ),Vsinθ) بوحدة m/s، وaP=(V²sinθ/R,V²cosθ/R) بوحدة m/s². عند التماس θ=0: السرعة صفر، والتسارع إلى أعلى بمقدار V²/R=Rω². تسارع المركز والتسارع الزاوي صفر في هذا النموذج. [2][4]
انعدام الدالة في لحظة لا يوجب انعدام مشتقتها هناك. [4]
قارن التماس بأعلى العجلة
مثال مؤلف: R=0.4m,V=2m/s,ω=5rad/s. عند التماس vP=0,aP=(0,10)m/s². بعد نصف دورة t=π/5≈0.6283s تصبح النقطة أعلى العجلة: vP=(4,0)m/s,aP=(0,−10)m/s². مقدار تسارعها ثابت 10m/s²، واتجاهه يتغير. [3]
مضاعفة V إلى 4m/s مع ثبات R ترفع تسارع التماس إلى 40m/s²؛ سرعته هناك تبقى صفرًا. [3]
افصل نقطة الأرض عن موضع التماس
نقطة الأرض الثابتة سرعتها وتسارعها صفر. أما موضع التماس الحالي T=(Vt,0) فمشتقته (V,0)؛ إنه يختار نقاطًا مادية مختلفة. لا نشتق شرط سرعة التماس الصفرية كأنه يخص نقطة واحدة طوال الزمن. [2]
المركز اللحظي يصف السرعات؛ تسارعه ليس صفرًا. لا نعوض السرعة الأرضية الصفرية في قانون دائرة ثابتة المركز؛ المسار الأرضي سيكلويد. [2]

θ=Vt/R؛ الأعلى vx/V أزرق وvy/V برتقالي. الأسفل ax/(V²/R) أزرق وay/(V²/R) أخضر. عند الصفر تنعدم السرعتان وتبقى المركبة الرأسية للتسارع. [3][4]المراجع
- OpenStax: التدحرج دون انزلاق
- Illinois: تسارع نقطة التماس
- MathWorld: موضع نقطة السيكلويد
- OpenStax: التسارع اللحظي
أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.
