سوال ۲ — سؤال ۲ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — مرداد ۱۴۰۵

الف) $t_1$ — ب) خلاف جهت محور — پ) $t_1$ تا $t_2$ — ت) صفر تا $t_1$

یادآوری: در نمودار مکان – زمان، شیب خط مماس در هر لحظه برابر سرعت در همان لحظه است. شیب مثبت یعنی حرکت در جهت محور $x$ و شیب منفی یعنی حرکت در خلاف جهت محور.

الف) $t_1$. از صفر تا $t_1$ نمودار بالا می‌رود (سرعت مثبت) و بعد از $t_1$ پایین می‌آید (سرعت منفی). در لحظهٔ $t_1$ مماس بر نمودار افقی است و سرعت صفر می‌شود و علامتش عوض می‌شود؛ پس متحرک در این لحظه تغییر جهت داده است.

ب) خلاف جهت محور. سرعت متوسط هم‌جهت با جابه‌جایی است:

در لحظهٔ صفر مکان متحرک مثبت است (بالای محور زمان) و در لحظهٔ $t_3$ منفی است (پایین محور زمان)؛ پس $\Delta x < 0$ است و سرعت متوسط در خلاف جهت محور $x$ است.

پ) $t_1$ تا $t_2$. متحرک وقتی به مبدأ نزدیک می‌شود که اندازهٔ مکانش ($|x|$) کم شود. از $t_1$ تا $t_2$ مکان مثبت است و کم می‌شود تا در $t_2$ به صفر برسد؛ پس متحرک به مبدأ نزدیک می‌شود. از صفر تا $t_1$ مکان مثبت در حال زیاد شدن است و بعد از $t_2$ مکان منفی در حال منفی‌تر شدن است؛ در این بازه‌ها متحرک از مبدأ دور می‌شود.

ت) صفر تا $t_1$. تندی وقتی کم می‌شود که سرعت و شتاب خلاف جهت هم باشند. چون شتاب در خلاف جهت محور $x$ (منفی) است، سرعت باید مثبت باشد. سرعت فقط در بازهٔ صفر تا $t_1$ مثبت است. در این بازه شیب نمودار کم‌کم کم می‌شود تا در $t_1$ صفر شود؛ یعنی سرعت مثبت در حال کاهش است و شتاب منفی است. پس در بازهٔ صفر تا $t_1$ شتاب در خلاف جهت محور و تندی در حال کاهش است.