قانون التسارع

قانون التسارع



قانون-التسارع/

ما هو التسارع؟

ماذا يُقصد به وكيف يتم التعبير عنه؟

التسارع (Acceleration)، هو الاسم الذي يطلق على أي عملية قد تتغير فيها السرعة،[١] ويمكن تعريف مصطلح التسارع على أنه مُعدَّل تغير السرعة بمرور الوقت، ويكون التغير من حيث المقدار أو الاتجاه أو كليهما؛ مما يعني أن التسارع يُمثل كمية متجهة ويُعبّر عنه بالرمز (ت) في اللغة العربية، بينما يُعبّر عنه بالرمز (a) في اللغة الإنجليزية،[٢] ووحدة قياسه (متر/ ثانية²) ويُعبر عنها بالإنجليزية كما يلي (m/s²[٣] وهنالك ثلاث حالات رئيسية للتسارع يمكن تحديدها على النحو الآتي:


  • التسارع الموجب: تكون قيمة التسارع موجبة إذا كان اتجاه التسارع بنفس اتجاه الحركة؛ فإذا تحرك جسم معين بالاتجاه الموجب "مما يعني أن سرعته موجبة " وتسارع الجسم " تسارع الجسم بنفس اتجاه الحركة " هنا يكون التسارع موجبًا. وكذلك أيضًا يمكن أن يتحرك الجسم بالاتجاه السالب "مما يعني أن سرعته سالبة " من ثم تباطىء الجسم "تسارع الجسم يكون عكس اتجاه الحركة " هنا أيضًا يكون التسارع موجبًا.[٤]


  • التسارع السالب: تكون قيمة التسارع سالبة إذا كان اتجاه التسارع بعكس اتجاه الحركة؛ فإذا تحرك جسم معين بالاتجاه الموجب؛ هذا يعني أن سرعته موجبة ولكنه تباطىء مما يعني أن التسارع يكون بعكس اتجاه الحركة لذلك يكون التسارع سالبًا. وكذلك أيضًا إذا تحرك الجسم بالاتجاه السالب ومن ثم تسارع بعدئذ لذلك يكون التسارع سالبًا أيضًا.[٤] 


  • التسارع الصفري: تكون قيمة التسارع مساوية للصفر في حال أن الجسم تحرك بسرعة ثابتة؛ إذ أن التسارع يمثل التغير في السرعة فعند عدم وجود تغير في السرعة لا يوجد تسارع لذلك الجسم. [٥]


مما سبق يمكن ملاحظة أن التسارع عبارة عن كمية مُتجهة تُعبر عن الحركة بمرور الزمن، وله العديد من الحالات فيمكن أن يكون موجبًا أو سالبًا أو صفر.


قانون التسارع في الفيزياء

هل يمكن حساب التسارع من خلال قانون واحد فقط؟

  • يمكن تمثيل قانون التسارع للحركة الثابتة على الشكل الآتي:[٦]

ت= ∆ع / ز

حيث إنّ:

ت= تعني تسارع الجسم.

∆ع= فرق السرعة (السرعة النهائية للجسم -السرعة الابتدائية) ويعبر عنها كما يلي (ع2 - ع1).

ز= الزمن.


  • وكذلك يمكن التعبير عن تسارع الجسم باستخدام[١]قانون نيوتن الثاني، والذي ينص على أنه إذا أثرت قوة معينة على جسم ما فإنها تكسبه تسارعًا بحيث يتناسب طرديًا مع قوته وعكسيًا مع كتلته ويمكن التعبير عن ذلك حسب القانون الآتي:[٧] 



ت= ق/ ك.

حيث إنّ:

ت= تسارع الجسم.

ق= محصلة القوة التي تؤثر على الجسم وتقاس بوحدة (نيوتن).

ك=كتلة الجسم وتقاس بوحدة الكيلوغرام (كغ).


مما سبق يمكن ملاحظة أن التسارع يمكن أن يحسب بواسطة قانون الحركة باتجاه ثابت، كما يمكن حسابه بواسطة قانون نيوتن الثاني.


أمثلة على قانون التسارع

كيف يتم حساب التسارع؟


هناك العديد من الأمثلة والمسائل على التسارع، ويمكن ذكر البعض منها كما يلي :


مثال 1

أثَّرت قوة ثابتة مقدارها 100 نيوتن على جسم كتلته 10 كغ ما هو تسارع الجسم؟[٨]:

الحل: يمكن حساب قيمة التسارع تبعًا لقانون نيوتن الثاني:

ت= ق/ ك.

حيث إن:

ت: تمثل تسارع الجسم ويقاس بوحدة (متر / ثانية²)، وهو المطلوب إيجاده في هذا المثال.

ق= 100 نيوتن.

ك= 10 كغ.

وبتطبيق القانون حسب المعطيات المعطاة:

ت= ق/ ك

ت= 10/100

ت= 10 م/ث^ 2


مثال 2

يتحرك نمر من السكون ثم أخذت سرعته بالتزايد حتى وصلت 12 م/ ث خلال 3 ثوانٍ أوجد متوسط التسارع للنمر:[٩] 

ت= ∆ع / ز

حيث إنّ:

ت= تعني تسارع الجسم وهو المطلوب إيجاده.

∆ع= فرق السرعة

السرعة النهائية للجسم= 12 م/ث

السرعة الابتدائية = صفر (بدأ النمر حركته من السكون).

ز= 3 ثوان.

وبتطبيق القانون حسب المعطيات المعطاة:

ت= ∆ع / ز

ت=(12-0)/0=4 م/ث²


من خلال المثالين السابقين يمكن مُلاحظة أن التسارع يمكن حسابه عن طريق قانون نيوتن الثاني كما في المثال الأول، وكذلك يمكن حسابه عن طريق قانون التسارع للحركة الثابتة كما في المثال الثاني.

المراجع[+]

  1. "acceleration-article", khanacademy, Retrieved 13/2/2021. Edited.
  2. "acceleration-tutorial/a/acceleration-article", khanacademy, Retrieved 13/2/2021. Edited.
  3. "acceleration", thoughtco, Retrieved 25/2/2021. Edited.
  4. ^ أ ب "Acceleration", physicsclassroom, Retrieved 13/2/2021. Edited.
  5. "What-is-the-velocity-when-acceleration-is-zero", quora, Retrieved 13/2/2021. Edited.
  6. "acceleration-article", khanacademy, Retrieved 13/2/2021. Edited.
  7. "/what-is-newtons-second-law", khanacademy, Retrieved 13/2/2021. Edited.
  8. "newton-s-second-law", varsitytutors, Retrieved 25/2/2021. Edited.
  9. "one-dimensional-motion/acceleration-tutorial", khanacademy, Retrieved 25/2/2021. Edited.

178971 مشاهدة