يتضمن هذا المقال إجابة انطلقت سيارة من السكون في اتجاه الشرق بسرعة وصلت (280 كم/ث) في 7ثوان. فإن معدل تسارعها 4 كم / ث ولذلك فإننا عبر موقع بيت العلم السعودي سنتحدث حول الإجابة الصحيحة.
السرعة والتسارع هما مفاهيم في الفيزياء تتعلق بحركة الأجسام. يمكن التعرف على هذه المفاهيم والعوامل التي تؤثر عليهما بشكل كامل من خلال الأركان التالية:
1- السرعة:
السرعة هي قياس لسرعة تغير المسافة بالنسبة للزمن، وتُعرف بأنها الناتج من قسمة المسافة المقطوعة على الزمن المستغرق لقطع تلك المسافة. ويتم حساب السرعة بوحدات مختلفة حسب نظام الوحدات المستخدم، فمثلاً في النظام الدولي للوحدات تكون وحدة السرعة المتر في الثانية (m/s).
ويمكن حساب السرعة بواسطة الصيغة التالية:
السرعة = المسافة ÷ الزمن
حيث أن المسافة تقاس بالأمتار والزمن يقاس بالثواني.
يمكن تصنيف السرعة إلى ثلاثة أنواع رئيسية:
– السرعة المتجهة: وهي السرعة التي تأخذ اتجاهاً واحداً فقط، ويمكن تمثيلها باتجاه الحركة والمقدار العددي للسرعة.
– السرعة المتغيرة: وهي السرعة التي تتغير بشكل مستمر مع الزمن، وتكون بذلك قيمة السرعة مختلفة في كل لحظة.
– السرعة الزاوية: وهي السرعة التي تستخدم في حالات الحركة الدائرية، وتُعرف بأنها الزاوية التي يقطعها نقطة على دائرة في الوقت الواحد.
2- التسارع:
التسارع هو قياس لسرعة تغير السرعة بالنسبة للزمن، ويمكن تعريفه بأنه الناتج من قسمة تغير السرعة على الزمن المستغرق لحدوث هذا التغير في السرعة. وتقاس وحدة التسارع في النظام الدولي بالمتر
/الثانية المربعة (m/s²).
ويمكن حساب التسارع بواسطة الصيغة التالية:
التسارع = تغير السرعة ÷ الزمن
حيث أن تغير السرعة يقاس بالأمتار في الثانية، والزمن يقاس بالثواني.
يمكن تصنيف التسارع إلى ثلاثة أنواع رئيسية:
– التسارع الموجب: وهو التسارع الذي يجعل السرعة تزداد مع الزمن، مثل حالة تسارع جسم يتحرك في خط مستقيم.
– التسارع السالب: وهو التسارع الذي يجعل السرعة تقل مع الزمن، مثل حالة جسم يتحرك بمقدار قوة الجاذبية الأرضية.
– التسارع المستمر: وهو التسارع الذي يتغير بشكل مستمر، مثل حالة جسم يتحرك في دائرة.
يتأثر السرعة والتسارع بعدة عوامل، منها:
– القوى المؤثرة على الجسم، مثل قوة الجاذبية الأرضية والقوة المطبقة على الجسم.
– كتلة الجسم، حيث يزداد التأثير على الجسم كلما زادت كتلته.
– نوع السطح الذي يتحرك عليه الجسم، حيث يؤثر الاحتكاك على سرعة وتسارع الجسم.
– شكل الجسم، حيث يؤثر الشكل على كمية الهواء التي يتعرض لها الجسم وبالتالي على القوى المؤثرة عليه.
وبشكل عام، تتعلق السرعة والتسارع بالحركة والتغيرات في الحركة، وتمثلان مفاهيم فيزيائية أساسية يتم دراستها وتحليلها في عدة مجالات في العلوم والهندسة والتكنولوجيا.
انطلقت سيارة من السكون في اتجاه الشرق بسرعة وصلت (280 كم/ث) في 7ثوان. فإن معدل تسارعها 4 كم / ث
لحل هذه المسألة، يمكن استخدام المعادلة التالية:
التسارع = تغير السرعة ÷ الزمن
حيث أن التسارع يقاس بوحدة السرعة / الزمن، في حين يقاس التغير في السرعة بوحدة السرعة، والزمن يقاس بوحدة الزمن.
وفي هذه الحالة، لدينا:
– تغير السرعة = السرعة النهائية – السرعة الأولية = 280 – 0 = 280 كم/س
– الزمن = 7 ثوان
لكن هذه القيم لا تتوافق مع وحدات المعادلة المذكورة، فنحتاج لتحويل الوحدات إلى الوحدات المناسبة. لذلك، يمكن تحويل السرعة من كم/ث إلى م/ث بالقسمة على 3.6، لأن 1 كم = 1000 م و 1 ساعة = 3600 ثانية، أي:
– السرعة النهائية = 280 ÷ 3.6 = 77.78 م/ث
باستخدام هذه القيم، يمكن حساب التسارع:
– التسارع = تغير السرعة ÷ الزمن = 77.78 ÷ 7 = 11.11 م/ث²
لذلك، فإن معدل التسارع لهذه السيارة هو 11.11 م/ث²، أو بالتعبير الآخر، 4 كم/ث².
