التسارع وكيفية حسابه

الكاتب : سماح محمد

التعليم

06 نوفمبر 2024

منذ أسبوعين

عناصر الموضوع

1- ماهي العجلة أو التسارع (acceleration)

2- ماهي الطرق اللازمة لحساب قيمة التسارع؟

3- أنواع التسارع وكيفية حساب كل نوع

عناصر الموضوع

1- ماهي العجلة أو التسارع (acceleration)

2- ماهي الطرق اللازمة لحساب قيمة التسارع؟

3- أنواع التسارع وكيفية حساب كل نوع

يعتبر التسارع من أهم القوانين الفيزيائية التي يتم استخدامها في الحياة اليومية والتي تؤثر في الكثير من الابتكارات والاختراعات والتي أدت إلي حدوث تطور في الكثير من الصناعات والتجارب العلمية، ولا بد من ذكر أنه من قام باكتشاف مبدأ التسارع هو العالم جاليليو والذي اكتشفه من خلال تجاربه على الأجسام المتدحرجة والتي تبين من خلالها إن الأجسام المتدحرجة تزيد سرعتها بنفس المقدار في الفترات المتساوية، وهذا يعني أن سرعة الأجسام تزيد بوتيرة ثابتة مع كل متر تقوم بقطعه هذه الأجسام, ولكن مع كثرة التجارب وتكرارها تم توضيح أن هذه الأجسام تتزايد سرعتها في كل ثانية، ومع كل مسافة تقطعها وبداية من هنا تم إنشاء مبدأ التسارع والذي ما هو إلا مجرد نتاج للسرعة وقوانينها.

1- ماهي العجلة أو التسارع (acceleration)

العجلة هي معدل تغير سرعة الجسم بالنسبة إلى الزمن, ويرمز للعجلة بالرمز a)), وهو اختصار لـacceleration، وهي من الكميات المتجهة, ويقاس فيها هذا التغير بالمقدار والاتجاه.^[1]

2- ماهي الطرق اللازمة لحساب قيمة التسارع؟

من الممكن حساب قيمة لأي جسم يتحرك عن طريق استخدام مجموعة من المعادلات الرياضية، يختلف استخدام هذه المعادلات حسب المعطيات المعطاة عن الجسم المتسارع مثل: التعرف على الزمن الذي يقضيه الجسم للانتقال من سرعة لسرعة أخرى، أو حتى عن طريق التعرف على الكتلة للجسم المتسارع.^[1]

3- أنواع التسارع وكيفية حساب كل نوع

تقسم أنواع التسارع حسب مقاييس محددة إلي:

أولاً: أنواع التسارع حسب حركة الجسم.

تصنف أنواع التسارع حسب حركة الجسم المراد إيجاد التسارع له إلي 3 أنواع:

تسارع خطي

يحدث هذا التسارع إذا كأن الجسم الذي يتحرك يغير في مقدار الحركة له مع تثبيت الاتجاه لهذه الحركة والمقصود بهذا أنه يتحرك في خط مستقيم وبسبب هذا سيكون المقدار موجب أو سالب.

وحدة قياس التسارع الخطي هي متر لكل ثانية تربيع.

قانون التسارع الخطي.

التسارع الخطي = التغير في السرعة الحاصلة ÷ الزمن الذي تم استغراق

T ÷ A=(V – U)

A هي القيمة للتسارع الخطي.

V هي قيمة السرعة النهائية للجسم الذي يتحرك.

U هو القيمة للسرعة التي بدأ منها الجسم المتسارع.

T هو الفترة الزمنية التي يستغرقها الجسم للتسارع.

تسارع زاوي

يسمى هذا التسارع بالتسارع الدوراني أو التسارع الزاوي، وهو المقدار للمعدل الزمني الذي يلزم لحدوث تغير في السرعة الزاوية لأي جسم, ويحدث هذا التسارع عندما يتحرك الجسم بشكل دائري.

ويكون هذا التسارع موجب إذا كأن هناك تزايد في السرعة لعكس اتجاه عقارب الساعة.

ويكون سالب إذا كانت الحركة الحاصلة للجسم المتسارع مع الاتجاه لعقارب الساعة.

ومن الممكن أن يكون التسارع ثابت لا يحدث له تغير مع الزمن إذا كانت السرعة الزاوية له ثابتة.

والقانون الخاص به هو السرعة الزاوية ÷ الزمن الذي تم استغراقه

(α) = dω ÷ dt

ويمكن أن يكون التسارع في تغير بمعنى أنه يختلف، ويتغير من وقت لآخر، ويكون القانون المستخدم وقتها هو:

مقدار التغير الحاصل في الزاوية ÷ مقدار التغير في الزمن.

تسارع مركزي

ويحدث هذا التسارع عندما يقوم جسم ما بالتحرك حركة دائرية منتظمة فتكون السرعة للجسم ثابتة بينما الاتجاه في تغير مستمر.

الفرق الذي يجعل التسارع المركزي مختلف عن التسارع الدوراني أو الزاوي هو أن السرعة تكون ثابتة في المقدار لكن متغيرة في الاتجاه في التسارع المركزي بينما التسارع الزاوي يكون به تغير للسرعة وثبات في الاتجاه.

ويمكن ملاحظة التسارع المركزي عندما تكون الحركة على المنحنيات , فتكون قيمة التسارع في ازدياد كلما تزداد حدة المنحنى.

قانون قياس التسارع المركزي هو مربع السرعة ÷ نصف القطر.^[2]

A = V^2 ÷ r

ثانيا: أنواع التسارع حسب طريقة التغيير لقيمة الجسم المتحرك.

تصنف أنواع هذا التسارع وفقا لنوع القوة التي يتأثر بها حركة الجسم الذي يتحرك إلي نوعين هما:

تسارع منتظم

وهو تسارع لا تتغير قيمته مع مرور الزمن, والمقصود بذلك أنه تسارع ثابت في المقدار , بينما تكون سرعة الجسم له في حالة تغير مع مرور الزمن وذلك لأنها تكون متأثرة بمقدار التسارع للجسم.

ويمكن تعريفه على أنه الحركة التي تحدث لجسم ما في خط مستقيم مع وجود تزايد في سرعته على فترات متساوية.

ومن أمثلته: سقوط الأجسام سقوط حر في الهواء, ويكون تسارع هذا الجسم تسارع منتظم، بسبب وقوعه تحت تأثير الجاذبية الأرضية (الثابت).

تسارع غير منتظم

هو تسارع يتغير قيمته مع مرور الزمن , وهذا التسارع عبارة عن تغير يحدث في سرعة الجسم المتحرك في فترات من الزمن غير متساوية.

ومن أمثلته: هي حركة ومغادرة القطار من المحطة.

يحسب معدل التسارع عن طريق القانون الآتي:

معدل التسارع = التغير الحاصل في السرعة ÷ التغير في الوقت.

a = (v2-v1)/ (t2-t1)

حيث أن:

a هو قيمة معدل التسارع.
v2 قيمة السرعة النهائية.
v1 قيمة السرعة الابتدائية.
t2 القيمة النهائية للزمن التي توقف فيها الجسم عن التسارع.
t1 القيمة الابتدائية للزمن التي بدأ عندها الجسم في التسارع.

ثالثا: أنواع التسارع حسب اتجاهه.

ينقسم هذا التسارع حسب اتجاه حركة الجسم إلى:

تسارع مع اتجاه الحركة.

عندما يتحرك الجسم في اتجاه معين والتسارع في نفس الاتجاه تكون الإشارة للقيمة النهائية للتسارع موجبة.

تسارع في عكس اتجاه الحركة.

عندما يتحرك الجسم في اتجاه معين والتسارع يكون في اتجاه معاكس له فبذلك تكون سرعته متعارضة مع الزمن لذلك يكون بطيء، وتكون الإشارة للقيمة النهائية للتسارع سالبة.^[3]

وختاماً تناولنا في هذا المقال موضوع التسارع الذي يعد أحد أهم القوانين الفيزيائية التي يتم استخدامها في الحياة اليومية والتي تؤثر في الكثير من الابتكارات والاختراعات والتي أدت إلي حدوث تطور في الكثير من الصناعات والتجارب العلمية، ومبدأ التسارع والذي ما هو إلا مجرد نتاج للسرعة وقوانينها، وقد تعرضنا إلى ماهية العجلة أو التسارع، والطرق اللازمة لحساب قيمة التسارع، إلى جانب أنواع التسارع وكيفية حساب كل نوع.