محتويات
- من طرق تغيير تسارع الاجسام زيادة سرعة الجسم
- مفهوم التسارع وانواعه
- السرعة وانواعها
- مقارنة بين السرعة و التسارع
- سرعة الدوران والسرعة المماسية
- قوانين نيوتن للحركة
من طرق تغيير تسارع الاجسام زيادة سرعة الجسم
عبارة تتضمن على العديد من المصطلحات والمفاهيم العلمية الفيزيائية مثل التسارع و الاجسام ، ولكي نستطيع الاجابة على هذا السؤال لابد من معرفة قانون التسارع والقوي التي تؤثر علي حركة الأجسام والفرق بين قوانين السرعة و التسارع في الفيزياء ، حيث أن زيادة سرعة الجسم هي الطريقة الوحيدة و الناجحة في تغيير تسارع الاجسام و هي عبارة تحمل التنفيذ أو التأكيد.
وتعتبر أكثر الطرق انتشارًا لزيادة تسارع الأجسام المتحركة هي زيادة سرعة الجسم ، حيث ينص القانون الأول لنيوتن على أنّ الجسم الساكن يبقى ساكنًا ما لم تؤثر عليه قوة محصلة ما ، في حين يبقى الجسم المتحرك متحركًا أيضًا ما لم يخضع لقوى خارجية ، و بالتالي فإن هذا القانون يصف ميل الأجسام ومناعتها خلال حالتها الحركية ، و هو ما يسمى بخاصية القصور الذاتي للأجسام ، إذ يرتبط قصور الجسم بعلاقة طردية مع كتلته .(1)
وتعد السرعة و التسارع من أهم المفاهيم الأساسية في الميكانيكا الكلاسيكية ، و التي تظهر في الحياة اليومية بشكل دائم و تلقائي ، كتنقل السيارات ، و تدحرج الأجسام ، و سقوط الكرات والألعاب ، و كلها أجسام مادية تخضع لقوانين نيوتن الثلاثة ، وكلها عبارات تحمل في طياتها العديد من المفاهيم والمصطلحات العلمية الفيزيائية كالتسارع والسرعة ، و الجسم الميكانيكي وقوانين نيوتن.
مفهوم التسارع وانواعه
التسارع هو أحد المعايير الأساسية المُرتبط بالحركة للأجسام المادية و التي تعتبر الحجر الأساس في الفيزياء النيوتنية على الرغم من ذلك تُستبدل الفيزياء النيوتنية بفيزياء الكم في نظرية الأجسام الذرية ، ولكنها تُعتبر جيدة بالنسبة للأجسام الكبيرة ، أي الأجسام التي نراها ونتفاعل معها في حياتنا اليومية ، حيث ان التسارع له علاقة مباشرة بمفهوم المسافة ، والازاحة ، والسرعة ، والسرعة المتجهة ، فنظرا لتعريف السرعة المتجهة على أنها معدل الإزاحة ، والسرعة على أنها معدل المسافة المقطوعة ، فإن التسارع هو أيضًا معدل التغير في السرعة في لحظة زمنية.[3]
متوسط التسارع ، ويُعرَّف على مدى فترة زمنية بأنه التغيير الكلي في السرعة في الفترة الزمنية المحددة مقسومًا على الوقت الإجمالي المستغرق للتغيير ، بالنسبة لفترة زمنية معينة.[2]
وهناك ثلاثة انواع للتسارع ، وهي كما يلي : [5]
- التسارع المنتظم ، فعندما يتحرك جسم في خط مستقيم مع زيادة السرعة على فترات زمنية متساوية ، يُقال إن الجسم في تسارع منتظم ، ومثال على التسارع المنتظم ؛ السقوط الحر لجسم ما.
- تسارع غير منتظم ، فعندما يتحرك جسم ما مع زيادة السرعة و لكن ليس على فترات زمنية متساوية ، يُعرف باسم التسارع غير المنتظم ، ومثال على التسارع غيرالمنتظم ؛ تحرك الحافلة أو المغادرة من محطة الحافلات.
- التسارع اللحظي ، ويُعرف بأنه تسريع الجسم في أي لحظة.
السرعة وانواعها
السرعة هي تغيير موضع الجسم في أي اتجاه ، وتُقاس السرعة على أنها نسبة المسافة إلى الوقت الذي تم فيه قطع المسافة ، حيث ان السرعة هي كمية عددية لأن لها اتجاه واحد فقط وليس لها حجم.[2]
ويتم 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.
وهناك ثلاثة انواع من السرعة كما يلي :
- السرعة الموحدة ، ويكون الجسم في سرعة موحدة عندما يغطي الجسم مسافة متساوية في فترات زمنية متساوية.
- السرعة المتغيرة ، ويكون الجسم في سرعة متغيرة عندما يقطع مسافة مختلفة على فترات زمنية متساوية.
- السرعة اللحظية ، وتحدث عندما يتحرك جسم ما بسرعة متغيرة ، فإن سرعة ذلك الجسم تحدث في أي لحظة زمنية.
مقارنة بين السرعة و التسارع
السرعة والتسارع مفهومان مختلفان تمامًا ، ويرتبط كل جسم متحرك بالحركة التي يتم قياسها من حيث السرعة ، فعندما يبدأ جسم في الحركة تكون سرعته صفر في البداية ، وتزداد بمرور الوقت بسبب التسارع ، وإذا حقق الجسم سرعة ثابتة فإن التسارع يتوقف عن الوجود ، وإذا كانت وحدة السرعة بالأمتار لكل ثانية وكان الوقت بالثواني ، فإن وحدة التسارع ستكون متر لكل ثانية مربعة.
وبأخذ مثال السيارة إذا كانت تتحرك في دائرة فإن التغيير في السرعة ليس موجودًا ، و لكن اتجاه الحركة يتغير وبالتالي يكون التسارع موجود.
والسرعة هي المسافة المقطوعة في وحدة زمنية معينة ، بينما التسارع هو معدل التغير في السرعة.
وحدة السرعة : هي متر لكل ثانية (م / ث) ، بينما وحدة التسارع متر في الثانية المربعة (م / ث 2).
ترتبط السرعة بمعدل الحركة ، بينما يرتبط التسارع بمعدل الحركة بالإضافة إلى اتجاه الحركة.
السرعة هي كمية قياسية ، فهي لا تأخذ في الاعتبار الاتجاه ، بينما التسارع هي كمية متجهة تدرك الاتجاه.
فإذا ركضت عبر الغرفة ثم عدت إلى موضعك الأصلي ، فستحصل على سرعة حيث تكون المسافة مقسومة على الوقت ، لكن تسارعك سيكون صفراً لأن موضعك لم يتغير بين بداية الفترة و نهايتها.
سرعة الدوران والسرعة المماسية
سرعة الدوران ، أو السرعة الزاوية ، هي عدد الدورات على وحدة زمنية لكائن يسير في مسار دائري ، فالدورات في الدقيقة (rpm) هي وحدة شائعة ، ولكن إلى أي مدى يبعد الجسم عن المحور المسافة الشعاعية عندما يدور يحدد سرعته العرضية ، و هي السرعة الخطية لجسم ما على مسار دائري؟
عند دورة واحدة في الدقيقة ، تغطي النقطة الموجودة على حافة قرص التسجيل مسافة أكبر في الثانية من نقطة أقرب إلى المركز ، والسرعة العرضية تساوي صفرًا ، وتتناسب سرعتك العرضية مع المسافة الشعاعية مضروبة في معدل الدوران ، ويكون قانون السرعة المماسية كما يلي :
السرعة المماسية = المسافة الشعاعية x سرعة الدوران
قوانين نيوتن للحركة
في حين أن قوانين نيوتن للحركة قد تبدو واضحة لنا اليوم ، إلا أنها كانت تعتبر قبل قرون غير مفهومة ، وتساعدنا قوانين الحركة الثلاثة على فهم كيفية تصرف الأشياء عندما تكون ثابتة ، عندما تتحرك وعندما تؤثر القوى عليها ، وتعد هذه القوانين وصف لقوانين الحركة للسير إسحاق نيوتن و ملخصًا لما تعنيه وهي :
- قانون نيوتن الاول ، الذي يشير إلى أن الأشياء لا يمكن أن تبدأ ، أو تتوقف ، أو تغير اتجاهها من تلقاء نفسها ، حيث انها تتطلب بعض القوة من الخارج لإحداث مثل هذا التغيير ، وتسمى هذه الخاصية بالقصور الذاتي ، لذلك فان قانون نيوتن الاول يعرف بقانون القصور الذاتي.[4]
قانون نيوتن الثاني للحركة- قانون الحركة الثاني ، ويصف ما يحدث للجسم عندما يتأثر بقوة خارجية ، وينص قانون الحركة الثاني على أن القوة المؤثرة على الجسم تساوي حاصل ضرب كتلته ، وتسارعه.
- قانون الحركة الثالث ، يصف ما يحدث للجسم عندما يمارس قوة على جسم آخر ، حيث ينص قانون نيوتن الثالث على أنه لكل فعل رد فعل متساوٍ له في المقدار ، ومعاكسا في الاتجاه.
رد مع اقتباس