متى نقول عن الجسم بأنه يتسارع (الإجابة الصحيحة)
محتوى المقال
متى نقول عن الجسم بأنه يتسارع
عندما نتحدث عن تسارع الجسم، نشير إلى تغيير سرعته أثناء تحركه، يكون الجسم الذي يتحرك بسرعة ثابتة دون تغيير في سرعته يتحرك بشكل متساوٍ، فالتسارع هو المصطلح الذي يستخدم لوصف مدى تغير سرعة الجسم أثناء تحركه، ويمكن أن تزيد أو تنقص سرعة الجسم أثناء تحركه.
تُستخدم وحدة التسارع أو العجلة لقياس هذا التغيير. ويشير كل من التسارع والعجلة إلى نفس الفكرة. يمكن تعريف التسارع بموجب قانون نيوتن الثاني على أنه القوة التي تؤثر على الجسم مقسومة على كتلته.
يتم قياس مقدار التسارع بالنسبة للزمن، حيث يمكن لنا أن نلاحظ تغيير سرعة الجسم فقط عندما نلاحظ تغيرًا في الزمن.
التسارع يُعرَف عادة على أنه مقدار التغير في السرعة مع مرور الزمن تتغير السرعة بالزيادة أو النقصان، ويمكن تمثيل هذا بشكل إيجابي أو سلبي على حسب التغير في السرعة.
ما هي الأجسام التي لا تتسارع؟
الأجسام يمكن أن تنقسم إلى نوعين رئيسيين:
- الأول هو الأجسام التي تتحرك بسرعة ثابتة، والثاني هو الأجسام التي لا تتحرك على الإطلاق.
- الأجسام التي لا تتسارع هي تلك التي تتحرك بسرعة ثابتة على مرور الزمن. التسارع يحدث عندما تتغير سرعة الجسم بصورة ما أثناء تحركه، وهذا التغيير يمكن أن يكون زيادة أو انخفاض في السرعة، إذا لم يكن هناك تغيير في سرعة الجسم على مرور الزمن، فإن الجسم لا يتسارع.
- يجب ملاحظة أن الجسم الذي يتحرك بسرعة ثابتة دون تغيير في اتجاهه لا يعاني من التسارع. ومع ذلك، إذا كان الجسم يتغير في اتجاهه مع الاحتفاظ بسرعته الثابتة، فإنه في هذه الحالة يحدث التسارع، والقيمة المرافقة للتغيير في الاتجاه يمكن تصنيفها إما كتغيير سلبي أو إيجابي.
- أما بالنسبة للأجسام التي لا تتحرك على الإطلاق، فإن قيمة التسارع بالنسبة لها تساوي صفر. هذا يعود إلى أن العجلة تعتمد على تغيير سرعة الجسم وتغيير اتجاهه. إذا لم يكن هناك أي حركة من الأساس، فإنه لا يمكن أن يكون هناك أي تسارع بالنسبة للجسم الثابت تمامًا.
الفرق بين السرعة والتسارع
على الرغم من الارتباط بين السرعة والتسارع أو العجلة، إلا أنهما يختلفان في عدة جوانب مهمة:
- تعريف السرعة: السرعة هي الكمية الفيزيائية التي تعبر عن المقدار الذي يُقطعه الجسم في الفضاء بالنسبة للزمن. إنها كمية متجهة تُمثل الزمن الذي يستغرقه الجسم للانتقال من موقع إلى موقع آخر. يمكن أن تتغير السرعة بتغيير المسافة أو الزمن، وليس لها تأثير على اتجاه الحركة. السرعة تُعبر عن مقدار عددي للتغير في المكان دون الاتجاه.
- تعريف التسارع أو العجلة: التسارع أو العجلة هو الكمية المتجهة التي تمثل مقدار تغير سرعة الجسم بالنسبة للزمن. يُؤثر التسارع على اتجاه الحركة والمقدار، بمعنى آخر، يعبر عن تغيير في سرعة الجسم مع مرور الزمن، وهذا التغيير يعتمد على الاتجاه الذي يسلكه الجسم، على سبيل المثال، عندما نلقي حجرًا في الماء، يكون التسارع إيجابيًا نتيجة زيادة سرعته مع مرور الزمن.
- المقدار: السرعة يمكن أن تكون موجبة، سالبة أو تكون معدلة بالصفر حسب المسافة التي يقطعها الجسم. على سبيل المثال، الجسم الذي لا يتحرك ليس لديه سرعة وتكون سرعته تساوي صفرًا. أما العجلة فيمكن أن تكون معدلة بالصفر إذا كان الجسم يتحرك بسرعة ثابتة أو تكون إيجابية أو سالبة اعتمادًا على تغيير سرعته.
- الوحدة: وحدة قياس السرعة هي متر في الثانية (m/s)، بينما وحدة قياس العجلة هي متر في الثانية مربعة (m/s²)، ذلك لأن السرعة تُعبر عن مقدار الانتقال بالنسبة للزمن، بينما العجلة تُعبر عن تغيير في سرعة الجسم بالنسبة للزمن.
- القانون: السرعة هي الإزاحة المقسومة على الزمن، أما التسارع فهو كمية تغيير السرعة مقسومة على الزمن. بالتالي، القانون الذي يصف السرعة هو الإزاحة/الزمن، بينما القانون الذي يصف التسارع هو السرعة/الزمن.
ما هي أنواع التسارع؟
التسارع يأتي بأنواع مختلفة تعتمد على التغير في السرعة ونمطه، وأيضًا اتجاه حركة الجسم، من بين هذه الأنواع:
- تسارع موحد: يُمثل التسارع الموحد العجلة المنتظمة، حيث يحدث تغيير في السرعة بمقادير متساوية في نفس الزمن. في هذه الحالة، لا يتغير اتجاه الحركة. على سبيل المثال:
- حركة جسم على سطح مستوي حيث يزيد الجسم سرعته بمقدار ثابت لكل ثانية دون تغيير في اتجاهه.
- حركة سيارة تزيد سرعتها بمقدار متساوٍ لكل ثانية.
- تسارع غير موحد: يشير إلى تغيير في السرعة بمقادير مختلفة في نفس الزمن. يعني أن الجسم يتسارع بشكل غير منتظم. على سبيل المثال:
- سيارة تتسارع بمعدل متغير بسبب التغيرات في قوة الدفع.
- تسارع لحظي: يحدث هذا التسارع عندما يتغير مقدار السرعة في لحظة معينة دون النظر إلى الزمن. مثل عندما تعجل سيارة بسرعة بشكل مفاجئ.
- تسارع متوسط: يُستخدم لوصف تغيير السرعة على مدى فترة زمنية محددة. يتم حسابه عندما يكون التسارع غير موحد عبر فترة زمنية.
ما هو التسارع المستمر
التسارع المستمر هو نتيجة تغيير السرعة بمقدار ثابت في زمن محدد. هذا التغيير الثابت في السرعة يعني أن الجسم يتسارع بشكل منتظم على مدار فترة زمنية معينة. عند الحديث عن التسارع المستمر، يجب أن نفهم الاختلاف بينه وبين الحالة حيث تكون السرعة ثابتة:
- في الحالة التي تتسارع فيها الجسم بشكل مستمر، فإن السرعة تتغير بمعدل مؤكد خلال كل لحظة من الزمن بنفس القيمة، على العكس من ذلك، عندما نقول أن الجسم يتحرك بسرعة ثابتة، فإنه في هذه الحالة السرعة لا تتغير، وبالتالي لا يكون هناك تسارع. إنه يسير بسرعة ثابتة دون تغيير.
- من الممكن تمثيل التسارع المستمر من خلال مثال سقوط الأجسام بحرية، حيث نحسب التغير في السرعة بين كل لحظة زمنية متتالية ونجد أن هناك تغييرًا ثابتًا في السرعة بين هذه اللحظات. هذا التغيير الثابت يشير إلى التسارع المستمر الذي يحدث بسبب هذا التغير المنتظم. يمكن أيضًا تطبيق مفهوم التسارع المستمر على حالات أخرى غير سقوط الأجسام، ولكن يجب أن تتوفر شروط معينة مثل السير أو الحركة بنفس الطريقة ليكون هناك تسارع مستمر.
خلاصة الحركة والتسارع
- يعتبر الجسم متحركًا عندما يتغير موقعه بالنسبة لنقطة مرجعية.
- يمكن وصف حركة الجسم باستخدام مصطلحات مثل المسافة، والسرعة، والإزاحة، والسرعة المتجهة.
- السرعة المتجهة هي نوع من السرعة التي تأخذ في اعتبارها الاتجاه أثناء الوصف.
- السرعة والسرعة المتجهة
- لحساب سرعة الجسم، نقسم المسافة التي يقطعها على الزمن المستغرق في الحركة.
- إذا كان الجسم يتحرك بسرعة ثابتة، فإن سرعته المتوسطة تكون مساوية لسرعته اللحظية.
- السرعة المتجهة للجسم هي مقدار سرعته مع الأخذ في الاعتبار اتجاه حركته.
- التمثيل البياني للحركة
- يمكن رؤية تمثيل الحركة في منحنى المسافة-الزمن، حيث يزيد المنحنى بزيادة السرعة.
- حساب التسارع
- إذا كان الجسم يتحرك في اتجاه واحد، فيمكن حساب التسارع باستخدام المعادلة التالية:
- التسارع (بوحدة متر في الثانية مربعة) = (السرعة النهائية – السرعة الابتدائية) / الزمن (بوحدة ثانية).
- حيث الزمن هو الفترة التي يحدث فيها التغيير في السرعة، ويتم قياس التسارع بوحدة متر في الثانية مربعة في النظام الدولي للوحدات.
كيف تصف سرعة متغيرة لجسم ما؟
هناك عدة طرق تُتبع لحساب السرعة المتوسطة للجسم بين نقطة البداية ونقطة التوقف، يمكن استخدام السرعة السابقة لحساب السرعة المتوسطة.
يتم حساب السرعة المتوسطة عن طريق قسمة المسافة الإجمالية التي يقطعها الجسم على الزمن اللازم لقطع تلك المسافة.
