قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء

قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء تهدف إلى قياس سرعة جسم محدد أثناء قطعة لمسافة محددة، حيث توجد العديد من الأجسام المتحركة التي يلاحظها الإنسان من حوله، مثل دراجة نارية تسير على الطريق أو دوران شفرات المروحة أو تدحرج كرة في ملعب ولكي تتحرك تلك الأجسام لا بد من أن تكتسب السرعة، من خلال موقع فكرة سنتعرف على تلك السرعة بشكل مفصل.

قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء

تهدف قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء إلى قياس سرعة جسم محدد معين أثناء قطع مسافة محددة، وتنقسم تلك السرعة في الفيزياء إلى السرعة أو السرعة القياسية والسرعة المتجهة، حيث:

• تعبر السرعة القياسية عن الوقت المفروض لقطع الجسم لمسافة محددة بدون تحديد الاتجاه.
• أما السرعة المتجهة فتعبر عن السرعة المطلوبة لقطع الجسم لمسافة محددة وباتجاه محدد، يتم التعبير عن السرعة بوحدة كيلومتر في الساعة (كلم/الساعة).

هناك مجموعة من القوانين الفيزيائية التي تعمل على قياس السرعة والسرعة المتجهة في الحالات المختلفة والتي تتمثل في:

1- قانون حساب السرعة القياسية

يتم تعريف السرعة القياسية على أنها قيمة عددية يتم استنتاجها عن طريق عملية حسابية بين المسافة المقطوعة والوقت اللازم لقطعها، حيث:

• يمكن الكشف عن تلك القسمة المجهولة للسرعة أو المسافة أو الوقت عن طريق قانون السرعة القياسية.
• يمكننا أن نعبر عن السرعة القياسية بأنها تساوي ناتج قسمة المسافة المقطوعة من الجسم على المدة الزمنية اللازمة لقطع تلك المسافة.
• ينص قانون حساب السرعة القياسية على السرعة القياسية =المسافة المقطوعة/الزمن.
• كما يمكن التعبير عنه بالرموز مثل س=م/ز أو s=d/t.
• س: هي السرعة القياسية، أما م: هي المسافة وز: هو الزمن.

  2- قانون حساب السرعة المتجهة

تعبر السرعة المتجهة عن سرعة الجسم عند سيره في اتجاه خطى ثابت، كما أن قانون السرعة المتجهة لا يختلف عن قانون السرعة القياسية، وينص القانون على:

• السرعة المتجهة = المسافة المقطوعة/الزمن.
• ويتم التعبير عنه بالرموز ع=م/ز أو v=d/t.
• حيث إن ع: هي السرعة المتجهة، وم: هي المسافة المقطوعة أما ز: هو الزمن اللازم للوصول.

3- قانون حساب السرعة اللحظية

تعبر تلك السرعة عن سرعة جيم محدد في لحظة معينة، لذلك فإن قانون السرعة اللحظية يتم حسابه من خلال ضرب السرعة في الزمن، حيث ينص القانون على:

• السرعة اللحظية = السرعة × الزمن.
• ويتم التعبير عنه بالرموز مثل س × ز أو s * t.
• س: هي السرعة اللحظية أما ز: هي الزمن اللازم للوصول.

4- قانون حساب متوسط السرعة

يتم استخدام قانون حساب متوسط السرعة في تحديد سرعة الأجسام التي لا تتحرك بسرعة ثابتة لتتمكن من تقدير الوقت المتوقع للوصول، حيث:

• يتم قياس تلك السرعة عن طريق جمع قيم المسافة المقطوعة وتقسيمها على مجموع الوقت المستغرق لقطع المسافة.
• وينص القانون على متوسط السرعة = مجموع المسافة / الوقت اللازم لقطع تلك المسافة.
• كما يمكن التعبير عنه بالرموز مثل س=ف/ز أو s=dx/dt.

5- قانون حساب السرعة الزاوية

يتم استخدام هذا القانون في تحديد سرعة جسم يتحرك ضمن زاوية محددة والمسافة المقطوعة، كما يساهم في قياس محور دوران الجسم، بالإضافة إلى:

• الرمز لسرعة الزاوية بالرمز أوميغا (ω) كما يتم التعبير عن السرعة الزاوية راديان/ثانية.
• ينص قانون السرعة الزاوي على السرعة الزاوية=زاوية الدوران/الوقت اللازم لقطع المسافة.

قوانين حساب التسارع

في إطار عرض قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء يرجى العلم بأن التسارع عبارة عن تغير السرعة الخطية في مدة زمنية محددة، ويمكن حسابه من خلال:

• قسمة مجموع السرعة الخطية على مجموع الوقت.
• يتم التعبير عن التسارع بالوحدة الدولية المتر في الثانية المربعة.
• بذلك فيصبح القانون هو التسارع = مجموع السرعة الخطية / مجموع الوقت.

قانون حساب التسارع اللحظي

هو السرعة المتجهة المتزايدة في فترة زمنية محددة، ويتم قياسه عن طريق تحديد متوسط التسارع بين نقطتين معينتين ضمن فترتين معروفتين، لذلك:

• قانون التسارع اللحظي يتمثل في التسارع اللحظي = مشتقة سرعة الجسم/مشتقة الزمن.
• يتم التعبير عنه بالرموز ت=دع/دز أو a=dv/dt.

قانون حساب متوسط التسارع

هو معدل تغير قيمة التسارع في فترة زمنية ومسافة محددة، لا بد من قياس التغيير في سرعة الجسم والتغيير في الزمن بشكل منفصل لحساب متوسط التسارع كما:

• يتمثل قانون حساب متوسط التسارع في متوسط التسارع=التغير في سرعة الجسم/التغير في الزمن.
• يمكن التعبير عنه بالرموز مثل ت = Δع ÷ Δز أو a= Δv/ Δt.

قانون حساب التسارع الزاوي

هو التغير في معدل سرعة الجسم بالنسبة لزاوية مسار الحركة بالنسبة للزمن، ويتم استخدام الحرف اليوناني ألفا (α) للتعبير عن التسارع الزاوي، حيث:

• تكون نتيجة التسارع الزاوي بوحدة القياس الدولية راديان/ثانية مربعة.
• يتمثل القانون في التسارع الزاوي=التغير في سرعة الزاوية/التغير في الزمن.

قوانين الحركة الثلاث

قوانين الحركة الثلاثة هي قوانين التسارع الثابت وهي ثلاثة قوانين تم استنتاجها من قوانين السرعة والتسارع وتعبر عن:

• الأجزاء الأربعة الأساسية المسؤولة عن حركة الجسم وهي الإزاحة، السرعة المتجهة النهائية والسرعة المتجهة الابتدائية، الزمن والتسارع.
• لا يمكن تطبيق تلك القوانين الثلاث إلا على الأجسام التي تسير في خط مستقيم وثابت وبتسارع ثابت أيضًا.

يمكننا القول بأن قوانين السرعة والتسارع هي مجموعة من القوانين التي تعلم على استنتاج مجموعة من المتغيرات كالسرعة والوقت والمسافة.