قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء

قام الكثير من علماء الفيزياء بمحاولات ودراسات عديدة بهدف دراسة سرعة وتسارع الاجسام المختلفة ، وقد توصلوا إلى أن السرعة تمثل المسافة الثابتة التي يقوم الجسم بقطعها خلال فترة زمنية باتجاه محدد ، وعند تغير سرعة الجسم مع مرور الوقت فإن هذه الحالة تُعرف باسم التسارع أو العجلة .

محتويات
قوانين السرعة
قانون السرعة الفيزيائي الشائعقانون السرعة المتوسطةقانون السرعة الخطية والدورانية
جاليليو مكتشف مفهوم التسارعحالات التسارع
التسارع الموجبالتسارع السالبالتسارع المعدوم
تسارع الجاذبية الأرضية
قوانين السرعةقانون السرعة الفيزيائي الشائع
يمثل هذا القانون العلاقة بين المسافة والزمن ، وهي عبارة عن المسافة التي يقوم الجسم المتحرك بقطعها خلال زمن محدد ، ويُرمز للسرعة في المعادلة الرياضية بالرمز س بينما يُرمز للمسافة بالرمز م ويُرمز للزمن بالرمز ز ، والقانون هو : السرعة = المسافة ÷ الزمن ، وبالرموز يصبح : س = م ÷ ز .

قانون السرعة المتوسطة
تمثل السرعة اللحظية تلك السرعة التي يقوم الجسم المتحرك بقطعها خلال لحظة محددة من الزمن ، فهي عبارة عن مشتقة الإزاحة أو طول المسار النسبة للزمن ، ويتم تمثيلها بالمعادلة الرياضية الآتية : السرعة اللحظية = طول المسار ( المسافة بين النقطة الأولى والنقطة الثانية على المسار ) ÷ الزمن × 2 ، ويُرمز للسرعة بالرمز س وطول المسار بالرمز ط والزمن بالرمز .

قانون السرعة الخطية والدورانية
تمثل السرعة الخطية المسافة التي يتم قطعها خلال وحدة زمنية على مسار دائري ، أما السرعة الدورانية فهي تمثل معدل التغير في الإزاحة بالنسبة للزمن ، ويتم التعبير عن السرعة الخطية بالمعادلة الرياضية الآتية : محيط الدائرة (2×باي×نق نصف القطر) ÷ الزمن ، أما معادلة السرعة الدورانية فهي : 2 × باي ÷ الزمن .

جاليليو مكتشف مفهوم التسارع
استطاع العالم ” جاليليو ” اكتشاف مبدأ التسارع ، فقد توصل إلى أن الجسم المتدحرج تزداد سرعته بمقدار ثابت في الفترات الزمنية المتساوية ،وقد اعتقد جاليليو أن سرعة جميع الأجسام الساقطة تزداد بنفس المقدار بعد كل متر تقوم بقطعه ، إلا أنه بعد أن أجرى العديد من التجارب المختلفة فقد توصل إلى أن سرعة الجسم تزيد بمقدار ثابت بعد كل ثانية تمر ، ويتم قياس التسارع بالمتر في الثانية وقد تكون قيمته موجبة أو سالبه أو صفر ، وقانون التسارع هو فرق السرعة ÷ الزمن .

حالات التسارعالتسارع الموجب
يُعرف التسارع بأنه موجبًا عندما يكون اتجاه التسارع هو نفس اتجاه الحركة ، فيحدث تزايد في السرعة كلما ازداد الزمن ، فعلى سبيل المثال إذا كانت السرعة 5 متر في الثانية والتسارع متر في الثانية ، فإن السرعة عد مرور ثانية واحدة تصبح 10 متر في الثانية وبعد ثانيتين تصبح 15 متر في الثانية .

التسارع السالب
يُعرف التسارع بأنه سالبًا عندما يصبح عكسيًا مع مرور الزمن عند تباطئ السرعة ، ويلاحظ حدوث هذا النوع من التسارع عند كبح السيارة ، فعندما يتم الضغط على دواسة المكابح تقل سرعة السيارة تدريجيًا بمعدل ثابت حتى تتوقف ، أي أن السرعة تنخفض مع الزمن .

التسارع المعدوم
وهو عندما يساوي التسارع صفر ، أي عندما تكون السرعة منتظمة وغير متأثرة بتغير ومرور الزمن .

تسارع الجاذبية الأرضية
إن تسارع سقوط الأجسام بفعل التأثر بالجاذبية الأرضية أحد أهم الأشياء التي تدل على صحة قانون التسارع ، فعلى سبيل المثال إذا قمنا بإسقاط جسم من مكان مرتفع وتركه بحرية لكي يسقطعلى الأرض ، فإن سرعته في اللحظة التي يتم إسقاطه فيها تساوي صفر ، ولكنه يصل إلى الأرض بسرعة تزيد على الصفر ، حيث أن سرعته تزداد مع ازدياد الزمن الذي يمر خلال سقوطه مع إهمال مقامة الهواء ، وقد توصل العلماء إلى أن تسارع الجاذبية الأرضية يساوي 9.8 م / ث².