قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء

بواسطة: - آخر تحديث: ١١:٣٥ ، ٨ فبراير ٢٠٢٠
قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء

الحركة

تعرف الحركة بأنها التغيير في موضع الجسم مع مرور الوقت، حيث يتم ملاحظة حركة الجسم عن طريق تحديد موقع مرجعي وقياس التغير في موضع الجسم بالنسبة لذلك الموقع، فإذا كان موضع الجسم لا يتغير نسبةً للموقع المرجعي يُقال أن الجسم في حالة سكون، كما تنطبق الحركة على الأنظمة الفيزيائية المختلفة كالأجسام وجسيمات المادة وجزيئات الإشعاع والانحناء في الفراغ وحركة الموجات، وبالنسبة للكمية الفيزيائية الرئيسة المقاسة لحركة الجسم فهي الزخم؛ حيث يزداد زخم الجسم مع زيادة كتلته وسرعته وذلك مع تواجد قوة تؤثر على ذلك الجسم وبالتالي يتحرك الجسم، ومن ناحية أخرى يتم وصف الحركة رياضيًا من حيث الإزاحة والمسافة والسرعة والتسارع والزمن، وسيذكر المقال قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء.[١]

مفهوم السرعة والتسارع

تعرف السرعة بأنها المسافة التي يقطعها الجسم خلال فترة زمنية محددة، كما تعد السرعة كمية فيزيائية متجهة أي يعبر عنها بمقدار واتجاه، وتقسم السرعة إلى: سرعة ثابتة ومتغيره؛ ففي حال السرعة الثابتة لا يتغير سير الجسم في المقدار أو الاتجاه، والأجسام الوحيدة المتحركة بسرعة ثابتة هي التي تتحرك في خط مستقيم وبمقدار ثابت، كما يمكن وصف أي جسم خارج النظام الشمسي أي في الفضاء بين النجوم والذي لا يخضع لتأثير قوى خارجية بأنه جسم يتحرك بسرعة ثابتة، أما عن النوع الثاني منها فهو حركة الأجسام بسرعات متغيرة خلال فترة من الزمن، حيث يتم قياس التغير في سرعة الأجسام على أنها تسارع، و تعد المذنبات والكويكبات الموجودة داخل النظام الشمسي أمثلة على الأجسام ذات السرعة المتغيرة؛ نظرًا لأن سرعتها أو اتجاهها يتأثران بالجاذبية.[٢]

ضمن الحديث عن قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء يجب ذكر تعريف التسارع؛ حيث إنه يعبر عن معدل التغير في السرعة خلال فترة زمنية محددة من حيث المقدار والاتجاه، فعلى سبيل المثال حركة سيارة تزيد سرعتها بمقدار 10 أميال في الساعة كل ثانيتين فإنها تتسارع بمقدار 5 أميال في الساعة، ويتم التعبير عن تسارع جسم ما غالبًا عن طريق الرسم البياني.[٢]

قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء

يمكن القول بعدما تم تعريف مفهومي السرعة والتسارع بأن الكميات الفيزيائية -السرعة والتسارع- يعبر عنها بعلاقات رياضية، وتكمن أهمية هذه العلاقات بمساعدتها على حل المسائل الفيزيائية ويتم من خلالها تحديد السرعة أو التسارع أو الزمن، وبناءً على ذلك سيتم ذكر قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء فيما يأتي:

القانون العام للسرعة في الفيزياء

يعبر عن السرعة رياضيًا بالعلاقة الآتية: السرعة = المسافة ÷ الزمن، فعلى سبيل المثال فإنّ مقدار سرعة جسم ما تحرك مسافة مقدارها 20 مترًا في زمن مقداره 60 ثانية، وبالتطبيق على العلاقة السابقة هو كالآتي: السرعة = 20 متر ÷ 60 ثانية وبتبسيط المعادلة فإن مقدار السرعة يبلغ =0.33 مترًا/ثانية، ومن ناحية أخرى يمكن التعبير عن السرعة بوحدات أخرى كوحدة الميل/ ساعة.[٣]

قانون السرعة الدورانية في الفيزياء

تعرف السرعة الدورانية بأنها معدل التغير في موضع الجسم في مسار دائري، وبناءً على ذلك يعبر عن قانون السرعة الدوارنية كأحد قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء رياضيًا بالعلاقة الآتية: السرعة الدورانية= قطر الدائرة ÷ الزمن، حيث يقاس القطر بالدرجات وبما أن الدائرة تحتوي على ْ360 فأن القطر= 2 "باي" وبالتالي تصبح السرعة الدورانية=2 "باي" ÷ الزمن.[٤]

قانون التسارع في الفيزياء

يعبر عن قانون التسارع رياضيًا بالعلاقة الآتية: متوسط ​​التسارع = التغيير في السرعة / التغيير في الزمن، حيث أن التغير في السرعة = السرعة النهائية - سرعة البدء، ويعبر عن التسارع بوحدة متر/ثانية مربع، ويمكن أن يكون التسارع موجبًا أو سالبًا، فعلى سبيل المثال لو تحركت سيارة في خط مستقيم مع الازدياد في سرعتها فإن تسارعها يكون موجبًا بينما إذا تباطأت هذه السيارة فإن التسارع يكون سالبًا.[٥]

المراجع[+]

  1. "Motion ", www.wikiwand.com, Retrieved 14-01-2019. Edited.
  2. ^ أ ب "The Types of Velocity", sciencing.com, Retrieved 14-01-2019. Edited.
  3. "Speed and Velocity: Concepts and Formulas", study.com, Retrieved 14-01-2019. Edited.
  4. "Linear vs. Rotational Velocity: Definitions & Equations", study.com, Retrieved 14-01-2019. Edited.
  5. "Acceleration: Definition, Equation and Examples", study.com, Retrieved 14-01-2019. Edited.