محتويات
- معادلة السرعة
- أنواع السرعة
- وحدة السرعة
- وحدات السرعة الأخرى
- حساب السرعة
- السرعة والتسارع
- السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية
- تعريف السرعة المتجهة
- تعريف السرعة المتوسطة والسرعة المتجهة
- الفرق بين السرعة المتوسطة والسرعة المتجهة المتوسطة
يتم تعريف السرعة على أنها معدل تغيير موضع الجسم في أي اتجاه، يتم قياسه كنسبة المسافة إلى الوقت الذي تم فيه قطع المسافة، السرعة هي كمية عددية لأنها لها اتجاه فقط وليس لها حجم.
معادلة السرعة
s=dt بحيث يكون:
- s هي السرعة في s-1
- d هي المسافة المقطوعة بالمتر
- t هو الوقت المستغرق في الثانية
أنواع السرعة
هناك أربعة أنواع من السرعة وهي:
- سرعة موحدة: يقال إن الجسم في سرعة موحدة عندما يغطي الجسم مسافة متساوية في فترات زمنية متساوية.
- السرعة المتغيرة: يُقال أن الكائن في سرعة متغيرة عندما يقطع الجسم مسافة مختلفة على فترات زمنية متساوية.
- متوسط السرعة: يتم تعريف متوسط السرعة على أنه السرعة المنتظمة التي يتم الحصول عليها من خلال نسبة المسافة الإجمالية التي يقطعها جسم ما إلى إجمالي الوقت الذي يستغرقه الجسم.
- السرعة اللحظية: عندما يتحرك جسم ما بسرعة متغيرة، فإن سرعة ذلك الجسم في أي لحظة زمنية تُعرف بالسرعة اللحظية.
وحدة السرعة
وحدات السرعة الأكثر شيوعًا:
- سنتيمتر في الثانية
- متر في الثانية
- كيلومتر في الساعة
- بوصة في الثانية
- قدم في الثانية
- ميل في الساعة
- عقدة
وحدات السرعة الأخرى
- فورلونج كل أسبوعين
- سرعة الحصان
- أميال في اليوم
- سرعة الجري
- سرعة الضوء
- سرعة الصوت
- سرعة المشي
- ياردة في الدقيقة
حساب السرعة
هناك عدة طرق مختلفة لحساب السرعة بناءً على أنواع المعلومات المتوفرة لديك، للأغراض العامة، فإن معادلة السرعة = المسافة / الوقت أو s = (d / t) هي أسهل طريقة لحساب السرعة، كما يمكن استخدام التبرير الاستقرائي والتخمين في حساب السرعة.
السرعة والتسارع
يمكن وصف حركة أي جسم متحرك من خلال الرسم البياني للسرعة والوقت. يمكن استخدام البيانات من الرسم البياني لحساب التسارع والمسافة المقطوعة ومتوسط سرعة الحركة.
عندما نتحدث عن السرعة، يمكن أن نتحدث عن شيئين مختلفين:
- السرعة المتوسطة – سرعة جسم تقاس طوال الرحلة
- السرعة اللحظية – سرعة الجسم في لحظة قياسه
قوانين السرعة والتسارع، يتم تحديد السرعة المتوسطة من خلال هذه العلاقة الرياضية:
السرعة المتوسطة = المسافة الكلية / الزمن الكلي
يتم قياس متوسط السرعة بالمتر في الثانية (متر/ ثانية)
السرعة اللحظية هي سرعة جسم ما في لحظة معينة من الزمن. السرعة اللحظية تقاس بالمتر في الثانية، يمكن حساب السرعة اللحظية لجسم ما إذا علمنا المسافة المقطوعة في فترة زمنية قصيرة جدًا.
السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية
نظرًا لأن الجسم المتحرك غالبًا ما يغير سرعته أثناء حركته، فمن الشائع التمييز بينالسرعة المتوسطة والسرعة اللحظية، التمييز على النحو التالي:
- السرعة اللحظية: السرعة في أي لحظة في الوقت المناسب.
- متوسط السرعة: متوسط جميع السرعات اللحظية ؛ وجدت ببساطة من خلال نسبة المسافة / الوقت.
قد تفكر في السرعة اللحظية على أنها السرعة التي يقرأها عداد السرعة في أي لحظة زمنية معينة ومتوسط السرعة كمتوسط لجميع قراءات عداد السرعة أثناء الرحلة، نظرًا لأن مهمة حساب متوسط قراءات عداد السرعة ستكون معقدة للغاية (وربما خطيرة)، يتم حساب متوسط السرعة بشكل أكثر شيوعًا على أنه نسبة المسافة / الوقت.
لا تنتقل الأجسام المتحركة دائمًا بسرعات غير منتظمة ومتغيرة، من حين لآخر يتحرك الجسم بمعدل ثابت بسرعة ثابتة، أي أن الجسم سيقطع نفس المسافة كل فترة زمنية منتظمة، على سبيل المثال، قد يركض عداء عبر الضاحية بسرعة ثابتة تبلغ 6 م / ث في خط مستقيم لعدة دقائق، إذا كانت سرعتها ثابتة، فإن المسافة المقطوعة في كل ثانية هي نفسها، سيقطع العداء مسافة 6 أمتار كل ثانية، إذا تمكنا من قياس موقعها (المسافة من نقطة بداية عشوائية) في كل ثانية، فسنلاحظ أن الموضع سيتغير بمقدار 6 أمتار كل ثانية، سيكون هذا في تناقض صارخ مع كائن يغير سرعته، الجسم الذي تتغير سرعته يتحرك مسافة مختلفة كل ثانية. [5]
تعريف السرعة المتجهة
بحث عن السرعة المتجهة النسبية، دعونا نفكر في جسمين A و B يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض، السرعة المتجهة النسبية هي السرعة التي سيظهر بها الجسم A لمراقب على الجسم B والعكس صحيح، من الناحية الحسابية، فإن السرعة النسبية هي فرق المتجه بين سرعات جسمين.
السرعة النسبية = سرعة الجسم A – سرعة الجسم B
المعادلة هي: vAB = vA – vB
عندما:
- vAB: السرعة النسبية للجسم Aاحترام الجسم B
- vA: سرعة الجسم A
- vB: سرعة الجسم B
تعريف السرعة المتوسطة والسرعة المتجهة
السرعة المتوسطة = (المسافة من A إلى B + المسافة من B إلى C + المسافة من C إلى D) / إجمالي الوقت المستغرق للوصول من A إلى D
بافتراض أن المسافة الإجمالية المقطوعة 100 كم، واستغرق الوصول إليها ساعة واحدة، فإن متوسط السرعة هو 100 كم / ساعة
السرعة المتجهة المتوسطة مختلفة تمامًا، ناهيك عن أنه كمية متجهة (مع اتجاه)، يمكن أن تصل السرعة المتجهة المتوسطة إلى قيمة هائلة، بينما قد تكون السرعة المتوسطة ضئيلة للغاية، حتى صفر.
هذا ممكن بسبب اختلاف طريقة حساب السرعة المتوسطة الفرق بين السرعة المتوسطة والسرعة المتجهة المتوسطة هو العامل المستخدم في الحساب، وهو “الإزاحة”، لا يهتم الإزاحة بمسافة المسار بأكمله، حيث إنها تتعامل فقط مع المسافة المباشرة من الأصل إلى الوجهة.
الصيغة مشابهة جدًا لصيغة السرعة المتوسطة، ولكن بدلاً من المسافة الإجمالية المقطوعة، يتم استبدالها بالإزاحة، ها هي صيغة السرعة المتجهة المتوسطة السفر من A إلى D: متوسط السرعة = الإزاحة من A إلى D / إجمالي الوقت المستغرق للوصول من A إلى D
قد تكون المسافة المباشرة (الإزاحة) من A إلى D صغيرة جدًا، وبالتالي يمكن أن تكون السرعة المتجهة المتوسطة ضئيلاً للغاية، يمكن أن يحدث إزاحة صفرية حتى عندما عادت الوجهة إلى الأصل، في هذه الحالة، تكون السرعة المتجهة المتوسطة أيضًا صفرًا.
لذلك، إذا كانت الإزاحة من النقطة A إلى النقطة D على بعد 5 كيلومترات فقط شرقًا، واستغرق الأمر ساعة للوصول إلى هناك، بغض النظر عن مسافة الانتقال 100 كيلومتر، فإن متوسط السرعة هو 5 كيلومتر / ساعة فقط شرقًا، وإذا كان اتجاه الدورة بأكملها مستقيمًا، فإن متوسط السرعة ومتوسط السرعة سيكونان متساويين.
الفرق بين السرعة المتوسطة والسرعة المتجهة المتوسطة
- السرعة المتوسطة هي كمية قياسية، بينما السرعة المتجهة المتوسطة هي كمية متجهة.
- تأخذ السرعة المتوسطة في الحسبان إجمالي المسافة المقطوعة، بينما يتعلق السرعة المتجهة المتوسطة بالإزاحة بين نقطتين.
- في السرعة المتجهة المتوسطة، يتم التعبير عن الاتجاه.
- في أغلب الأحيان، ستختلف القيم، وعادة ما يكون لمتوسط السرعة قيمة أعلى.
- يمكن أن تكون السرعة المتجهة المتوسطة مساوية للصفر، حتى عندما يكون الجسم قد أكمل حركة السفر، طالما أن نقطة الوجهة عادت إلى نقطة الأصل، في هذه الحالة سيكون للسرعة المتجهة المتوسطة دائمًا قيمة أكبر
رد مع اقتباس