سوال ۴۶ · فیزیک
کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول · سوال ۴۶ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۳ · فصل ۱: حرکت بر خط راست
جسمی با سرعت ثابت بر مسیری مستقیم در حرکت است. اگر جسم در لحظهٔ در مکان و در لحظهٔ در مکان باشد، معادلهٔ مکان ـ زمان آن در SI کدام است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
۱. در حرکت مستقیمالخط با سرعت ثابت، معادلهٔ مکان ـ زمان بهصورت است؛ در این رابطه، مکان جسم در مبدأ زمان است، نه لزوماً نخستین مکان دادهشده در سؤال (فیزیک ۳، صفحهٔ ۱۴–۱۵).
۲. چون سرعت ثابت است، سرعت جسم با سرعت متوسط در فاصلهٔ دو لحظه برابر است:
.
۳. برای یافتن مکان اولیه، دادههای لحظهٔ نخست را در معادلهٔ حرکت قرار میدهیم:
.
بنابراین مثبت بودن مکان جسم در دو لحظهٔ دادهشده، به معنای مثبت بودن مکان اولیه نیست.
۴. با جایگذاری سرعت و مکان اولیه، معادله در SI به دست میآید:
.
در این معادله، زمان برحسب ثانیه و مکان برحسب متر است. برای بررسی، در لحظهٔ دوم نیز داریم: که با صورت سؤال سازگار است.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: این گزینه از محاسبهٔ درست سرعت، اما اشتباه در علامت مکان اولیه به دست میآید. با جایگذاری ، مکان حاصل میشود که با دادهٔ سؤال سازگار نیست.
- گزینهٔ ۳: ممکن است دانشآموز نسبت را سرعت بگیرد و زمان دادهشده را نیز بهاشتباه مکان اولیه تلقی کند. سرعت باید از نسبت تغییر مکان به تغییر زمان محاسبه شود، نه نسبت مکان به زمان؛ مگر آنکه مکان اولیه صفر باشد.
- گزینهٔ ۴: این گزینه ممکن است با اشتباه گرفتن بهجای سرعت و انتخاب حدسی علامت منفی برای مکان اولیه انتخاب شود. با جایگذاری در آن، به دست میآید و شرط سؤال برقرار نمیشود.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- رابطهٔ مکان ـ زمان حرکت با سرعت ثابت را از بخش مربوط به این حرکت به یاد آورید؛ ضریب زمان، سرعت و جملهٔ ثابت، مکان در مبدأ زمان است.
- ابتدا سرعت را از رابطهٔ به دست آورید؛ تقسیم مکان یک لحظه بر زمان آن، لزوماً سرعت را نمیدهد.
- پس از محاسبهٔ سرعت، دادههای لحظهٔ نخست را در رابطهٔ قرار دهید. سپس سرعت و مکان اولیه را در معادلهٔ حرکت جایگذاری کنید.