M151 Note (5) Kin OF Motion PDF

Document Details

SuperAnecdote

Uploaded by SuperAnecdote

M.Elyamany

Tags

kinematics of motion physics notes mechanics natural science

Summary

These notes cover kinematics of motion, a subfield of classical mechanics. The document discusses displacement, velocity, and acceleration, and includes examples and problems for solving. It is a useful resource for students studying mechanics and physics.

Full Transcript

Assistant Dr/Mustafa ‫‪Kinematic Of Motion‬‬ ‫** ايه هي الـ ـ ـ "‪... "Kinematics of motion‬‬ ‫‪Kinematics of motion is a subfield of classical mechanics that‬‬ ‫‪describes the motion of a particle without considering the‬‬ ‫‪forces th...

Assistant Dr/Mustafa ‫‪Kinematic Of Motion‬‬ ‫** ايه هي الـ ـ ـ "‪... "Kinematics of motion‬‬ ‫‪Kinematics of motion is a subfield of classical mechanics that‬‬ ‫‪describes the motion of a particle without considering the‬‬ ‫‪forces that causes to move.‬‬ ‫** ممكن نقول إن ال ـ ـ "‪ "Kinematic of motion‬هي فرع من فروع‬ ‫"المكانيكا القديمة" اللي بتدرس حركة الجسم بس مش بتعتمد يف دراسة الحركة‬ ‫على الـ ـ "قوة" اللي سببت الحركة دي ‪.......‬‬ ‫** دلوقتي بما أننا بنتكلم على "حركة ‪ "Motion‬يبقى يهمنا جدا نتكلم على ‪3‬‬ ‫‪ 3‬حاجات ‪ ،‬ايه هم بقى ؟؟؟؟‬ ‫ال ـ ـ "ازاحة ‪ "displacement‬والـ ــ"سرعة ‪ "Velocity‬وال ـ ــ"عجلة ‪.... "acceleration‬‬ ‫بص يا سيدي كده ‪.......‬‬ ‫** هانرمز لل ــ"ازاحة ‪ "displacement‬بال ـ ـ "‪ "x‬أو ال ـ ـ "‪ "y‬على حسب اتجاه الحركة‪..‬‬ ‫ويف الغالب الـ ـ "‪ "x‬أو ال ــ"‪ "y‬هايكونوا "‪ "function‬يف ال ـ "‪...... "t‬‬ ‫ودلوقتي عاوزين نجيب حاجتين مهمين ‪ ،‬ايه هم ؟؟؟!!!!‬ ‫** عاوزين نجيب ال ــ"سرعة ‪ "Velocity‬والـ ـ "عجلة ‪..... "acceleration‬‬ ‫طب ازاي ؟؟؟!!؟!؟!؟!؟؟!؟!؟!‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 1‬‬ ‫‪Displacement‬‬ ‫)𝑡(𝑓 = 𝑥‬ ‫‪OR‬‬ ‫)𝑡(𝑓 = 𝑦‬ ‫‪Velocity‬‬ ‫𝑥𝑑‬ ‫𝑦𝑑‬ ‫=𝑣‬ ‫= 𝑣 ‪Or‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫‪Acceleration‬‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫=𝑓‬ ‫𝑦𝑑 𝑣 = 𝑓 ‪Or 𝑓 = 𝑣 𝑑𝑥 Or‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫** اعتبر نفسك ساكن يف عمارة فيها "‪ 3‬أدوار" ‪....‬والدور األول فيه ال ــ"‪ "f‬والدور‬ ‫التاين فيه الـ ــ"‪ "v‬والدور التالت فيه الـ ـ "‪ "x‬أو ال ــ"‪ "y‬على حسب أنت شغال "‪"x‬‬ ‫وال "‪ ، "y‬وعاوز توصل من الدور األول لألخير أو من الدور األخير لألول ‪ ،‬هاتعمل ايه ؟!‬ ‫‪Differentiation‬‬ ‫𝑦 ‪𝑥 or‬‬ ‫‪Integration‬‬ ‫تفاضل‬ ‫تكامل‬ ‫𝑣‬ ‫𝑓‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 2‬‬ ‫** ايه هي أنواع المسائل اللي بتقابلنا عشان نشتغل ؟؟؟!!!!‬ ‫*‪ *1‬النوع األول ‪ -:‬بيبقى عندنا "‪ "displacement‬يعني الـ ـ "‪ "x‬ومطلوب مننا‬ ‫نجيب الـ ـ "سرعة ‪ "velocity‬يعني الـ ـ "‪ "v‬والـ ـ "عجلة ‪ "acceleration‬يعني ال ـ ـ "‪"f‬‬ ‫ساعتها هانلجأ للـ ـ "تفاضل ‪...... "Differentiation‬‬ ‫*‪ *2‬النوع الثاين ‪ -:‬بيبقى عندنا الـ ـ "عجلة ‪ "acceleration‬يعني الـ ـ "‪ "f‬ومطلوب‬ ‫مننا نجيب الـ ـ "سرعة ‪ "velocity‬والـ ـ "ازاحة ‪ "displacement‬يعني الـ ـ "‪ "x‬أو الـ"‪"y‬‬ ‫ساعتها هانلجأ للـ ـ "تكامل ‪...... "Integration‬‬ ‫** عندنا دلوقتي شوية مصطلحات الزم نعرفها عشان نعمل "اشارة ‪"Sign‬‬ ‫الـ ـ "سرعة ‪ "Velocity‬والـ ـ "عجلة ‪..... "Acceleration‬‬ ‫‪Velocity‬‬ ‫‪Acceleration‬‬ ‫‪o‬‬ ‫‪o‬‬ ‫** أي كلمة تدل على إن الـ ـ "‪ "v‬أو ال ــ"‪ "f‬يف اتجاه الـ ـ "‪"origin‬‬ ‫خد بالك 😉‬ ‫هتبقى "سالب ‪ "negative‬لو عكس اتجاه الــ"‪ "origin‬هاتبقى"موجب ‪"positive‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 3‬‬ ‫** عندنا بعض المصطلحات المعروفة ‪ ،‬هانعرف منها الـ ـ "‪ "velocity‬أو الـ ـ "‪"acc‬‬ ‫هاتكون "موجبة ‪ "positive‬أو "سالبة ‪...... "negative‬‬ ‫‪-ve‬‬ ‫‪+ve‬‬ ‫)‪(Negative‬‬ ‫)‪(Positive‬‬ ‫”‪** Towards “o‬‬ ‫”‪** Forwards from “o‬‬ ‫”‪** in the direction to “o‬‬ ‫”‪**in opposite direction to “o‬‬ ‫‪** Decreasing‬‬ ‫‪** increasing‬‬ ‫‪** Reducing‬‬ ‫‪** Upwards‬‬ ‫‪** Downwards‬‬ ‫‪** repulsive‬‬ ‫‪** Attractive‬‬ ‫”‪** Starting from “o‬‬ ‫** بص يا سيدي ‪ ،‬أغلب المسائل بيكون عندنا ال ـ "‪ "f‬ومطلوب مننا نجيب الـ ـ "‪"v‬‬ ‫أو الـ ـ "‪ ، "x‬يبقى كده هانحتاج نعمل "تكامل ‪.... "Integration‬‬ ‫"" بما أننا هانعمل "‪ "integration‬يبقى الزم نكتب ال ــ"‪ "c‬اللي هو بيكون عبارة عن‬ ‫"ثابت التكامل ‪..... " constant of integration‬‬ ‫** هنا بقى يف مسائل ميكانيكا الزم دايما نحسب الـ ـ "‪ "c‬ونعرف هو بكام ؟؟؟؟!!!‬ ‫** تعاىل معايا بقى نشوف بنحسب الـ ـ "‪ "c‬ازاي ؟؟؟؟؟!!!‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 4‬‬ ‫? ‪How to determine the constant of integration‬‬ ‫** ايه هي طريقة تعيين ثابت التكامل ؟؟؟؟؟!!!!!‬ ‫** عشان نجيب "ثابت التكامل ‪ "Constant of integration‬هانلجأ‬ ‫لـ ـ "شروط البداية ‪ ، "initial conditions‬ايه هي بقى ؟؟؟!!!!‬ ‫** ال ــ"‪ "initial conditions‬عبارة عن معلومات بتبقى يف المسألة عن حركة‬ ‫ال ـ ــ"جسم ‪ " particle‬يف البداية ‪ ،‬هانستخدمها عشان نعرف ال ــ"‪ "c‬بكام ‪......‬‬ ‫** دلوقتي هانقول شوية مصطلحات لما نشوفها نقدر نقول دي "‪"initial cond.‬‬ ‫** ال ـ ـ "‪ "initial condition‬بنستخدمها عشان نحسب ال ــ"‪.. "c‬‬ ‫خد بالك 😉‬ ‫خد بالك 😉 ** دائما ً لما بنحسب ال ـ "‪ "x‬بتعتمد على بعدنا عن الـ ـ "‪"origin‬‬ ‫يعني مثال ً لو الجسم اتحرك من الـ ـ "‪"origin‬يبقى ال ــ"‪... "𝑥 = 0‬‬ ‫** دائما ً لما بنحسب ال ـ "‪ "t‬بتعتمد على "وقت التحرك" مش‬ ‫خد بالك 😉‬ ‫بيعتمد على المكان يعني مثال ً لو الجسم لسه هايتحرك‬ ‫"يبقى ال ــ"‪ "t = 0‬مهما كانت ايه هي الـ ـ "نقطة ‪ "point‬اللي اتحرك من عندها ‪....‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 5‬‬ ‫خد بالك‬ ‫‪𝑣=0‬‬ ‫اتحرك من السكون‬ ‫دائما ً الـ ـ "‪ "t‬يف البداية ب ـ "‪"zero‬‬ ‫‪𝑥=0‬‬ ‫اتحرك من نقطة األصل‬ ‫‪𝑡=0‬‬ ‫بدأ التحرك‬ ‫‪𝑡=0‬‬ ‫𝑋=𝑥‬ ‫اتحرك من الموضع اللي فيه ال ــ"ازاحة" كانت "‪ "X‬والسرعة "‪"V‬‬ ‫𝑉=𝑣‬ ‫ماتنساش تسأل على مراجعات الميدترم‬ ‫( بحتة – ميكانيكا – فيزياء )‬ ‫سنتر ‪Green‬‬ ‫ت‪/‬واتساب ‪01203232358 :‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 6‬‬ ‫** عاوزين نشوف بقى أنواع المسائل بتاعتنا اللي بنشتغل عليها ‪.....‬‬ ‫** بص يا سيدي ‪...‬لما يبقى عندي الـ ـ "‪ "f‬ويطلب مني الـ ـ "‪ "v‬أو ال ـ ـ "‪ "x‬يبقى‬ ‫الزم نعمل "‪... "integration‬بس لألسف الـ ـ "‪ "f‬لها صورتين ‪...‬فالزم نعرف‬ ‫هانشتغل بأنه صورة فيهم يف كل مسألة ‪...‬‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫= 𝑓 " أو " 𝑥𝑑 𝑣 = 𝑓 "‬ ‫الـ ـ "‪ "f‬لها صورتين اللي هم "‬ ‫افتكر‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫** على حسب شكل الـ ـ "‪ "f‬اللي بيديهايل يف المسألة ‪ ،‬على حسب الصورة بتاعة‬ ‫الـ ــ"‪ "f‬اللي هاستخدمها ‪ ،‬عندنا ‪ 3‬احتماالت للـ ـ "‪ "f‬اللي بيديهايل يف المسألة ‪....‬‬ ‫** تعاىل نشوف ايه هي االحتماالت دي ‪.........‬‬ ‫)‪𝑓 (acceleration‬‬ ‫) 𝑥(𝑓 = 𝑓 ‪If‬‬ ‫)𝑣( 𝑓 = 𝑓 ‪If‬‬ ‫)𝑡( 𝑓 = 𝑓 ‪If‬‬ ‫لو الــ"‪ "f‬دالة يف "‪"x‬‬ ‫لو الــ"‪ "f‬دالة يف "‪"v‬‬ ‫لو الــ"‪ "f‬دالة يف "‪"t‬‬ ‫‪Ex‬‬ ‫‪Ex‬‬ ‫𝑥𝑒 = 𝑓‬ ‫‪3‬‬ ‫‪Ex‬‬ ‫‪𝑓 = 𝑣5‬‬ ‫‪𝑓 = 𝑡4‬‬ ‫‪use‬‬ ‫هنا بقى على حسب هو طالب مننا نحسب‬ ‫‪use‬‬ ‫ايه هانستخدم أنه صورة من االتنين‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣=𝑓‬ ‫لو طلب "‪ "displacement‬استخدم‬ ‫لو طلب "‪ "time‬استخدم‬ ‫=𝑓‬ ‫𝑥𝑑‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫𝒗𝒅‬ ‫𝒗𝒅‬ ‫𝒗=𝒇‬ ‫=𝒇‬ ‫𝒙𝒅‬ ‫𝒕𝒅‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 7‬‬ (1) A particle moves in a straight line such that the displacement is given by “𝑥 = 𝑡 3 − 4𝑡 2 + 5𝑡 − 2” Find (a) The displacement when its velocity vanishes(‫)يتالشى‬ "v=0" ‫" هاتكون بكام لما الـ ـ‬x" ‫** هنا عاوز يعرف ال ـ ـ‬ (b) The position of the particle when its acceleration vanishes "f=0" ‫" هاتكون بكام لما الـ ـ‬x" ‫** هنا عاوز يعرف ال ـ ـ‬ (c) The acceleration of the particle when the velocity becomes equal to “8 m/s ”. "v=8" ‫" هاتكون بكام لما الـ ـ‬f" ‫** هنا عاوز يعرف ال ـ ـ‬ Solution "v" ‫** لو ركزنا على الحاجات اللي طالبها هاناليق أنه عاوز يجيب الـ ـ‬... "diff ‫ يبقى الزم هاعمل "تفاضل‬... "x"‫" مع العلم أنه عندي ال ــ‬f" ‫وكمان الـ ـ‬ We’ve 𝑥 = 𝑡 3 − 4𝑡 2 + 5𝑡 − 2 𝑑𝑥 𝑣= = 3𝑡 2 − 8𝑡 + 5 𝑑𝑡 𝑑𝑣 𝑓= = 6𝑡 − 8 𝑑𝑡 M.YAM Assist. Tel & Whats : 01203232358 Page 8 (a)To find displacement when acceleration vanishes,Put 𝑣 = 0 We’ve 𝑣 = 3𝑡 2 − 8𝑡 + 5 → 3𝑡 2 − 8𝑡 + 5 = 0 5 Then 𝑡 = 3 & 𝑡 = 1 & 𝑥 ȁ𝑡=5 = − 27 4 Then 𝑥ȁ𝑡=1 = 0 3 (b) To find displacement when velocity vanishes, Put f = 0 We’ve f = 6t − 8 → 6t − 8 = 0 4 Then 𝑡 = 3 4 3 4 2 4 2 Then 𝑥ȁ𝑡=4 = ቀ3ቁ − 4 ቀ3ቁ + 5 ቀ3ቁ − 2 = − 27 3 (c)To find acceleration when velocity equal to 8 , Put v = 8 We’ve 𝑣 = 3𝑡 2 − 8𝑡 + 5 → 3𝑡 2 − 8𝑡 + 5 = 8 3𝑡 2 − 8𝑡 − 3 = 0 −1 Then 𝑡 = 3 &𝑡 =3 1 (𝑡 = − 3 refused ‫)مرفوضة عشان مفيش زمن سالب‬ Then 𝑥ȁ𝑡=3 = (3)3 − 4(3)2 + 5(3) − 2 = 4 M.YAM Assist. Tel & Whats : 01203232358 Page 9 (2)A particle moves in a positive direction of the “𝑥 − 𝑎𝑥𝑖𝑠” with an acceleration “12𝑡 + 8 𝑚/𝑠 2 ”. If the particle starts motion with velocity “10 𝑚/𝑠” from a point at distance “28 m” from the origin. Find the velocity of the particle after “5 sec”. When and where the velocity of the particle becomes 50 𝑚/𝑠 ? then find the acceleration. Solution "Integ" ‫ هانعمل‬، "v" ‫" وعاوزين نجيب ال ـ ـ‬f" ‫** عندنا دلوقتي الـ ـ‬..... "Find Velocity" ‫عشان قايل هنا‬ "time"‫** كمان عاوز يعرف ال ــ‬ "initial Cond" ‫عندنا شوية معلومات يف البداية ممكن نطلع منها الـ ـ‬ ‫خدبالك‬ **Initial condition** ** Starts → 𝒕 = 𝟎 ** Starts motion with velocity → 𝒗 = 𝟏𝟎 ** Starts at a distance from the origin 𝒙 = 𝟐𝟖 "Constant" ‫" بنستخدمها عشان نحسب الـ ـ‬Initial conditions" ‫ الـ ـ‬-: ‫** افتكر‬..... "integration ‫اللي بيطلع من ال ــ"تكامل‬ ** 𝑓 = 12𝑡 + 8 𝑑𝑣 ** 𝑓 = 𝑑𝑡 = 12𝑡 + 8 M.YAM Assist. Tel & Whats : 01203232358 Page 10 ‫𝑡𝑑 )‪(12𝑡 + 8‬׬ = 𝑣𝑑 ׬ **‬ ‫‪12𝑡 2‬‬ ‫=𝑣‬ ‫‪+ 8𝑡 + 𝑐1 → 𝑣 = 6𝑡 2 + 8𝑡 + 𝑐1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫** هنا بقى لما عملنا "‪ "Integration‬ظهر عندنا " ‪..... "c1‬‬ ‫عاوزين نعرف الـ ـ " ‪ "c1‬بكام دلوقتي ‪ ،‬هانلجأ للـ ـ "‪"Initial conditions‬‬ ‫)يف البداية( ‪** Initially‬‬ ‫‪𝑡 = 0 & 𝑣 = 10 , then 𝑐1 = 10‬‬ ‫‪Hence 𝑣 = 6𝑡 2 + 8𝑡 + 10‬‬ ‫𝑠‪𝑣ȁ𝑡=5 = 6(5)2 + 8(5) + 10 = 200 𝑚/‬‬ ‫** هنا كمان طالب كمان ‪-:‬‬ ‫‪When and where the velocity of the particle becomes 50 m/s‬‬ ‫** يعني عاوز يعرف الـ ـ "جسيم ‪ "Particle‬هايبقى مكانه فين ‪ ،‬يعني الـ ـ "‪ "x‬بكام‬ ‫لما كانت الـ ـ "‪ "v = 50‬كمان الـ ـ "‪ "t‬بكام لما ال ـ ـ "‪.... "v = 50‬‬ ‫𝑥𝑑‬ ‫= 𝑣 **‬ ‫‪= 6𝑡 2 + 8𝑡 + 10‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫𝑡𝑑‪൫6𝑡 2 + 8𝑡 + 10൯‬׬ = 𝑥𝑑 ׬‬ ‫‪6𝑡 3‬‬ ‫‪8𝑡 2‬‬ ‫=𝑥‬ ‫‪3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪+ 10𝑡 + 𝑐2‬‬ ‫‪→ 𝑥 = 2𝑡 3 + 4𝑡 2 + 10𝑡 + 𝑐2‬‬ ‫** هنا كمان لما عملنا "‪ "Integration‬ظهر عندنا " ‪..... "c2‬‬ ‫عاوزين نعرف الـ ـ " ‪ "c2‬بكام دلوقتي ‪ ،‬هانلجأ للـ ـ "‪"Initial conditions‬‬ ‫)يف البداية( ‪** Initially‬‬ ‫‪𝑡 = 0 & 𝑥 = 28 , then 𝑐1 = 28‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 11‬‬ ‫‪Hence 𝑥 = 2𝑡 3 + 4𝑡 2 + 10𝑡 + 28‬‬ ‫** عاوزين نعرف الـ ـ "‪ "t‬بكام لما كانت الـ ـ "‪.... "v = 50‬‬ ‫‪** at 𝑣 = 50 → 6𝑡 2 + 8𝑡 + 10 = 50‬‬ ‫‪6𝑡 2 + 8𝑡 − 40 = 0‬‬ ‫‪3𝑡 2 + 4𝑡 − 20 = 0‬‬ ‫‪(3𝑡 + 10)(𝑡 − 2) = 0‬‬ ‫‪10‬‬ ‫)‪𝑡 = − 3 (refused‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪t=2‬‬ ‫** كمان عاوزين نعرف الـ ـ "‪ "x‬بكام لما كانت الـ ـ "‪.... "v = 50‬‬ ‫طب الـ ـ " ‪ " 𝑥 = 2𝑡 3 + 4𝑡 2 + 10𝑡 + 28‬عالقتها بالـ ـ "‪ "t‬وبما إن الـ ـ "‪"t = 2‬‬ ‫لما كانت الـ ـ "‪...... "v = 50‬‬ ‫** يبقى هانعوض عن الـ ـ "‪ "t = 2‬يف الـ ـ "‪"x‬‬ ‫‪** 𝑥ȁ𝑡=2 = 2(2)3 + 4(2)2 + 10(2) + 28 = 80 m‬‬ ‫** كمان عاوز ال ــ"‪ "acceleration‬لما ال ــ"‪"v = 50‬‬ ‫‪** 𝑓 ȁ𝑡=2 = 12(2) + 8 = 32 𝑚/𝑠 2‬‬ ‫ماتنساش تسأل على مراجعات الميدترم‬ ‫( بحتة – ميكانيكا – فيزياء )‬ ‫سنتر ‪Green‬‬ ‫ت‪/‬واتساب ‪01203232358 :‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 12‬‬ (3) A particle starts motion from rest at the origin in the positive (+ve) direction of x-axis. If the acceleration of the particle is given by “𝑓 = 𝑘𝑒 −𝑛𝑡 ”, where “k,n” are constant. Prove that “𝑛𝑥 = (𝑛𝑡 − 1)𝑣 + 𝑓𝑡” Solution **Initial condition** ** Starts → 𝒕 = 𝟎 ** Starts motion from rest → 𝒗 = 𝟎 ** Starts at the origin 𝒙 = 𝟎 "Constant" ‫" بنستخدمها عشان نحسب الـ ـ‬Initial conditions" ‫ الـ ـ‬-: ‫** افتكر‬..... "integration ‫اللي بيطلع من ال ــ"تكامل‬ "relation ‫" وعاوز اثبت "عالقة‬f" ‫ دلوقتي عندي الـ ـ‬، ‫** بص معايا كده‬.. "v"‫" والــ‬x"‫" عشان اجيب ال ــ‬Integration" ‫" يبقى الزم اعمل‬x" ‫" والـ ـ‬v" ‫فيها الـ ـ‬ !!!‫" ؟؟؟؟‬f" ‫** طب هاستخدم أنه صورة للـ ـ‬ "function of “t”" ‫" على صورة‬f" ‫= 𝑓" ألن الـ ـ‬ 𝑑𝑣 𝑑𝑡 " ‫** هانستخدم الصورة دي‬ & 𝑓 = 𝑘𝑒 −𝑛𝑡 𝑑𝑣 ** 𝑓 = 𝑑𝑡 𝑑𝑣 𝑘 𝑑𝑡 = 𝑘𝑒−𝑛𝑡 → ‫ = 𝑣𝑑 ׬‬− 𝑛 ‫ ׬‬−𝑛𝑒 −𝑛𝑡 𝑑𝑡 𝑘 𝑣 = − 𝑛 𝑒 −𝑛𝑡 + 𝑐1.... "initial conditions" ‫ هانستخدم الـ ـ‬، ‫𝑐" بكام‬1 " ‫** عاوزين نجيب الـ ـ‬ M.YAM Assist. Tel & Whats : 01203232358 Page 13 ‫)يف البداية( ‪Initially‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑛 = ‪𝑡 = 0 & 𝑣 = 0 → 𝑐1‬‬ ‫‪Then‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑛 ‪** 𝑣 = − 𝑛 𝑒 −𝑛𝑡 +‬‬ ‫** كده جبنا ال ـ "‪ "v‬بكام ‪....‬‬ ‫** عاوزين نجيب الـ ـ "‪ ، "x‬هانعمل ايه ؟؟؟؟!!!‬ ‫𝑥𝑑‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫= 𝑣 **‬ ‫𝑛 ‪& 𝑣 = − 𝑛 𝑒 −𝑛𝑡 +‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫𝑥𝑑‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑡𝑑 ‪ ቀ− 𝑛 𝑒 −𝑛𝑡 + 𝑛ቁ‬׬ = 𝑥𝑑 ׬ → 𝑛 ‪= − 𝑛 𝑒 𝑛𝑡 +‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑡𝑑 ׬ 𝑛 ‪ −𝑛 𝑒 −𝑛𝑡 𝑑𝑡 +‬׬ ‪ 𝑑𝑥 = 𝑛2‬׬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫‪𝑥 = 𝑛2 𝑒 −𝑛𝑡 + 𝑛 𝑡 + 𝑐2‬‬ ‫** عاوزين نجيب الـ ـ " ‪ "𝑐2‬بكام ‪ ،‬هانستخدم الـ ـ "‪.... "initial conditions‬‬ ‫)يف البداية( ‪Initially‬‬ ‫𝑘‪−‬‬ ‫= ‪𝑡 = 0 & 𝑥 = 0 , then 𝑐2‬‬ ‫‪𝑛2‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫‪𝑥 = 𝑛2 𝑒 −𝑛𝑡 + 𝑛 𝑡 − 𝑛2‬‬ ‫** كده جبنا ال ـ ـ "‪ "x‬والـ ـ "‪.... "v‬نروح نعوض بقى يف ال ـ "‪ "relation‬ونشوف‬ ‫هاتتحقق وال أل ‪.....‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫)‪** 𝑛𝑥 = 𝑛 𝑒 −𝑛𝑡 + 𝑘 𝑡 − 𝑛 → (1‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑡 ) 𝑡𝑛‪** (𝑛𝑡 − 1)𝑣 + 𝑓𝑡 = (𝑛𝑡 − 1) ቂ− 𝑛 𝑒 −𝑛𝑡 + 𝑛ቃ + (𝑘𝑒 −‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫=‬ ‫)‪𝑒 −𝑛𝑡 + 𝑘 𝑡 − 𝑛 → (2‬‬ ‫𝑛‬ ‫‪From (1) & (2), we get 𝑛𝑥 = (𝑛𝑡 − 1)𝑣 + 𝑓𝑡 #‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 14‬‬ (4) The acceleration of the particle which is moving vertically downwards is given by “𝑓 = 𝑔 − 𝑘𝑣”. If the time is measured (‫ )يقاس‬from the moment at which the particle was descending with velocity “𝑉” and “𝑌” is measured at the same position. (a) Find “𝑣&𝑦” as functions of time. (b) Find the relation between “𝑣&𝑦”. Solution **Initial condition** ** If the time is measured from the moment → 𝒕 = 𝟎 ** The moment at which the particle was descending with velocity “𝑽” → 𝒗 = 𝑽 ( 𝑽 is a constant ) ** and y at the same position → 𝒚 = 𝒀 ( 𝒀 is a constant) "Constant" ‫" بنستخدمها عشان نحسب الـ ـ‬Initial conditions" ‫ الـ ـ‬-: ‫** افتكر‬..... "integration ‫اللي بيطلع من ال ــ"تكامل‬ !!‫** هنا يف المسـألة دي طلب حاجتين ؟؟؟‬ -: ‫ايه هم‬ "t" ‫" بداللة الـ ـ‬v&y" ‫ عاوز ال ـ ـ‬: ‫األوىل‬..... "v&y" ‫" بين الـ ـ‬Relation ‫ عاوز "عالقة‬: ‫التانية‬ M.YAM Assist. Tel & Whats : 01203232358 Page 15 ‫يف المسألة هنا الـ ـ "𝒗𝒌 ‪ "𝒇 = 𝒈 −‬يعني الزم احدد الصورة اللي‬ ‫خدبالك‬ ‫هاشتغل بيها على حسب المطلوب ايه يف المسألة‬ ‫= 𝒇"‬ ‫يف المطلوب ")‪ "(a‬هانستخدم الــ"‪ "f‬على صورة "‬ ‫خدبالك‬ ‫𝒗𝒅‬ ‫يف المطلوب ")‪ "(b‬هانستخدم الــ"‪ "f‬على صورة "𝒚𝒅 𝒗 = 𝒇"‬ ‫خدبالك‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫= 𝑓 **‬ ‫𝑣𝑘 ‪& 𝑓 = 𝑔 −‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑘 ‪= 𝑔 −‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑡𝑑 ׬ = 𝑣𝑑 𝑣𝑘‪ 𝑔−‬׬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑘‪−‬‬ ‫𝑡𝑑 ׬ = 𝑣𝑑 𝑣𝑘‪ 𝑔−‬׬ 𝑘 ‪−‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪− lnห𝑔 − 𝑘𝑣ห = 𝑡 + 𝑐1‬‬ ‫𝑘‬ ‫)يف البداية( ‪Initially‬‬ ‫‪−1‬‬ ‫= ‪𝑡 = 0 & 𝑣 = 𝑉 → 𝑐1‬‬ ‫𝑘‬ ‫‪lnห𝑔 − 𝑘𝑉ห‬‬ ‫‪Then‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪** − lnห𝑔 − 𝑘𝑣ห = 𝑡 − lnห𝑔 − 𝑘𝑉ห‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫** ((خدبالك)) هنا الـ ـ " 𝑉 ‪ "𝑔, 𝑘,‬عبارة عن "‪ ، "Constants‬الـ ـ "‪ "variable‬الوحيد‬ ‫اللي هنا هو ال ـ "𝑣" فقط اللي هو الـ ـ "‪"velocity‬‬ ‫** دلوقتي بقى عاوزين نجيب الـ ـ "𝑣" ونوضح هي بكام ‪...‬يبقى الزم تطلع من‬ ‫جوا الـ ـ "‪... "ln‬هانضرب الطرفين يف "𝑘‪ "−‬ونجمع ال ـ ـ "‪ "ln‬مع بعض ‪...‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 16‬‬ ‫𝑡𝑘‪lnห𝑔 − 𝑘𝑣ห − lnห𝑔 − 𝑘𝑉ห = −‬‬ ‫𝑣𝑘‪𝑔−‬‬ ‫𝑡𝑘‪ln ቀ𝑔−𝑘𝑉 ቁ = −‬‬ ‫𝑣𝑘‪𝑔−‬‬ ‫𝑡𝑘‪= 𝑒 −‬‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫𝑡𝑘‪𝑔 − 𝑘𝑣 = ൫𝑔 − 𝑘𝑉൯𝑒 −‬‬ ‫𝑡𝑘‪−𝑘𝑣 = −𝑔 + ൫𝑔 − 𝑘𝑣൯𝑒 −‬‬ ‫𝒈‬ ‫𝑽𝒌‪𝒈−‬‬ ‫‪𝒗=𝒌−‬‬ ‫𝒌‬ ‫𝒕𝒌‪𝒆−‬‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫" كل ده عبارة عن "‪..... "Constant‬‬ ‫((خدبالك)) هنا الـ ـ "‬ ‫𝑘‬ ‫** دلوقتي عاوزين نجيب الـ ـ "‪ "x‬كمان بداللة الـ ـ "‪... "t‬يبقى هانشيل ال ـ ـ "‪ "v‬ونحط‬ ‫𝑦𝑑‬ ‫مكانها الـ ـ " 𝑡𝑑 " ‪......‬‬ ‫𝑔‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫𝑥𝑑‬ ‫‪** 𝑣 = 𝑘 −‬‬ ‫= 𝑣 & 𝑡𝑘‪𝑒 −‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫𝑦𝑑‬ ‫𝑔‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫𝑡𝑑‬ ‫=‬ ‫𝑘‬ ‫‪−‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑡𝑘‪𝑒 −‬‬ ‫𝑔‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫‪ ቀ𝑘 −‬׬ = 𝑦𝑑 ׬‬ ‫𝑡𝑑 ‪𝑒 −𝑘𝑡 ቁ‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑔‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫‪ 𝑑𝑡 −‬׬ 𝑘 = 𝑦𝑑 ׬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑡𝑑 𝑡𝑘‪ 𝑒 −‬׬‬ ‫𝑔‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫‪ 𝑑𝑡 +‬׬ 𝑘 = 𝑦𝑑 ׬‬ ‫‪𝑘2‬‬ ‫𝑡𝑑 𝑡𝑘‪ −𝑘 𝑒 −‬׬‬ ‫𝑔‬ ‫𝑉𝑘‪𝑔−‬‬ ‫‪𝑦 = 𝑘𝑡+‬‬ ‫‪𝑒 −𝑘𝑡 + 𝑐2‬‬ ‫‪𝑘2‬‬ ‫** عاوزين نحسب دلوقتي ال ـ ـ " ‪ "𝑐2‬هايبقى عن طريق الـ ـ "‪"initial conditions‬‬ ‫)يف البداية( ‪Initially‬‬ ‫𝑣𝑘‪𝑔−‬‬ ‫‪𝑡 = 0 & 𝑦 = 𝑌 → 𝑐2 = 𝑌 −‬‬ ‫‪𝑘2‬‬ ‫‪Then‬‬ ‫𝒈‬ ‫𝑽𝒌‪𝒈−‬‬ ‫𝒗𝒌‪𝒈−‬‬ ‫‪𝒚 = 𝒌𝒕+‬‬ ‫‪𝒆−𝒌𝒕 + 𝒀 −‬‬ ‫)‪# (a‬‬ ‫𝟐𝒌‬ ‫𝟐𝒌‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 17‬‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫**عشان نقدر نجيب "(‪ ")b‬هانستخدم صورة الــ"‪ "f‬دي "𝑦𝑑 𝑣 = 𝑓"‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑘 ‪** 𝑓 = 𝑣 𝑑𝑦 & 𝑓 = 𝑔 −‬‬ ‫𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑘 ‪𝑣 𝑑𝑦 = 𝑔 −‬‬ ‫𝑣‬ ‫𝑦𝑑 ׬ = 𝑣𝑑 𝑣𝑘‪ 𝑔−‬׬‬ ‫** بص يا سيدي ‪ ،‬لما تيجي تعمل "‪ "integration‬ويكون الـ ـ "درجة ‪"degree‬‬ ‫بتاعو اللي فوق "بسط ‪ "numerator‬هي نفس ال ـ "درجة ‪ "degree‬بتاعة‬ ‫الـ ـ "مقام ‪ "denominator‬يبقى الزم تعدل اللي فوق وتخليه شبه اللي تحت ‪...‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑔‪𝑔−𝑘𝑣−‬‬ ‫׬𝑘‪−‬‬ ‫𝑦𝑑 ׬ = 𝑣𝑑‬ ‫𝑣𝑘‪𝑔−‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑣𝑘‪𝑔−‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑦𝑑 ׬ = ‪ 𝑔−𝑘𝑣 𝑑𝑣ቃ‬׬ 𝑔 ‪ 𝑔−𝑘𝑣 𝑑𝑣 −‬׬‪− 𝑘 ቂ‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑔‬ ‫𝑘‬ ‫𝑦𝑑 ׬ = ‪ 𝑔−𝑘𝑣 𝑑𝑣ቃ‬׬ 𝑘 ‪ 𝑑𝑣 +‬׬‪− 𝑘 ቂ‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑔‬ ‫‪− 𝑘 ቂ𝑣 + 𝑘 lnห𝑔 − 𝑘𝑣หቃ = 𝑦 + 𝑐3‬‬ ‫** كده جبنا ال ـ ـ "عالقة ‪ "relation‬بين الـ ـ "‪ "y‬والـ ـ "‪ "v‬بس محتاج اعرف الـ ـ " ‪"𝑐3‬‬ ‫بكام ‪ (...‬طبعا عارفين هانستخدم ايه عشان نجيبه 😉 )‬ ‫)يف البداية( ‪Initially‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑔‬ ‫‪𝑦 = 𝑌 & 𝑣 = 𝑉 → 𝑐3 = −𝑌 − 𝑘 ቂ𝑉 + 𝑘 lnห𝑔 − 𝑘𝑉หቃ‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑔‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑔‬ ‫‪− ቂ𝑣 + lnห𝑔 − 𝑘𝑣หቃ = 𝑦 − 𝑌 − ቂ𝑉 + lnห𝑔 − 𝑘𝑉หቃ‬‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝑘‬ ‫𝟏‬ ‫𝒈‬ ‫𝟏‬ ‫𝒈‬ ‫)‪𝒚 = 𝒀 + 𝒌 ቂ𝑽 + 𝒌 𝐥𝐧ห𝒈 − 𝒌𝑽หቃ − 𝒌 ቂ𝒗 + 𝒌 𝐥𝐧ห𝒈 − 𝒌𝒗หቃ #(b‬‬ ‫‪M.YAM‬‬ ‫‪Assist. Tel & Whats : 01203232358‬‬ ‫‪Page 18‬‬

Use Quizgecko on...
Browser
Browser