التغير في السرعة المتجهة خلال فترة زمنية صغيرة جداً
مقدمة
في الفيزياء، يُعرف التغير في السرعة المتجهة خلال فترة زمنية صغيرة جدًا باسم التسارع. يقيس التسارع معدل تغير السرعة في كل من المقدار والاتجاه.
متوسط التسارع
متوسط التسارع هو معدل تغير السرعة المتجهة خلال فترة زمنية محددة. يُحسب باستخدام المعادلة التالية:
متوسط التسارع = (التغير في السرعة) / (التغير في الوقت)
حيث التغير في السرعة هو الفرق بين السرعة النهائية والسرعة الابتدائية، والتغير في الوقت هو الفرق بين الوقت النهائي والوقت الابتدائي.
التسارع اللحظي
التسارع اللحظي هو معدل تغير السرعة المتجهة في لحظة زمنية معينة. يُحسب باستخدام المشتق الزمني للسرعة المتجهة:
التسارع اللحظي = d(السرعة المتجهة) / dt
حيث dt تمثل فترة زمنية صغيرة جدًا.
وحدات التسارع
وحدة التسارع في النظام الدولي للوحدات (SI) هي متر لكل ثانية مربعة (m/s²). تُعرف هذه الوحدة أيضًا باسم جال.
العلاقة بين التسارع والسرعة
التسارع يغير سرعة الجسم. إذا كان التسارع موجبًا، فإن السرعة تزداد. إذا كان التسارع سالبًا، فإن السرعة تنقص. إذا كان التسارع صفرًا، فإن السرعة ثابتة.
العلاقة بين التسارع والقوة
وفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة، فإن التسارع يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة على الجسم:
القوة = الكتلة × التسارع
حيث الكتلة هي كتلة الجسم.
أمثلة على التسارع
توجد العديد من الأمثلة على التسارع في حياتنا اليومية، مثل:
- التسارع الناتج عن الجاذبية الأرضية عندما يسقط جسم
- تسارع السيارة عند بدء الحركة أو التوقف
- تسارع الطائرة عند الإقلاع أو الهبوط
تطبيقات التسارع
للتسارع تطبيقات عديدة في مجالات مختلفة، مثل:
- قياس التسارع الزلزالي في علم الزلازل
- توجيه المركبات في أنظمة التحكم في التوجيه
- توفير بيانات حركة الجسم في أجهزة الاستشعار
خاتمة
التسارع هو مفهوم مهم في الفيزياء لأنه يقيس معدل تغير السرعة المتجهة. يمكن أن يكون التسارع متوسطًا أو لحظيًا، ويُقاس بوحدة متر لكل ثانية مربعة في النظام الدولي للوحدات. يلعب التسارع دورًا رئيسيًا في العلاقة بين القوة والسرعة، ولديه العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة.