▷ السرعة (الفيزياء)

يشرح هذا المقال ما هي السرعة في الفيزياء. وهكذا، سوف تكتشف كيفية حساب السرعة، وأمثلة لقيم السرعة، وما هي أنواع السرعة المختلفة وأخيرا الاختلافات بين السرعة والمفاهيم الفيزيائية الأخرى.

ما هي السرعة في الفيزياء؟

السرعة هي الكمية التي تشير إلى تغير موضع الجسم بالنسبة للزمن. في الفيزياء، يتم تعريف السرعة على أنها حاصل الضرب بين الإزاحة والفاصل الزمني بين الموضع الابتدائي والنهائي.

ولذلك فإن الهاتف المحمول السريع يعني أنه يغطي مسافة طويلة في وقت قصير. وبالتالي، كلما كان الجسم المتحرك أسرع، زادت المسافة التي يقطعها في وقت معين.

في الفيزياء رمز السرعة هو الحرف v.

ضع في اعتبارك أن السرعة هي كمية متجهة، لذلك في الفيزياء يتم تمثيلها بواسطة متجه. وهذا يعني أن السرعة لها اتجاه واتجاه هو نفس اتجاه واتجاه الحركة.

صيغة السرعة

السرعة تساوي الإزاحة (Δx) مقسومة على التغير في الزمن (Δt). لذلك، في الفيزياء، لحساب سرعة الجسم، يجب قسمة الفرق بين الموضع النهائي والموضع الأولي على الفرق بين اللحظة النهائية والمبدئية (v = Δx/Δt).

لذا فإن صيغة حساب السرعة في الفيزياء هي كما يلي:

يتم التعبير عن السرعة بوحدات الطول مقسومة على وحدات الزمن. ولذلك فإن وحدة السرعة في النظام الدولي (SI) هي متر في الثانية (م/ث).

تجدر الإشارة إلى أنه لتحديد سرعة الجسم، يتم أخذ الإزاحة فقط في الاعتبار، ولا تؤخذ المسافة التي يقطعها الجسم في الاعتبار.

➤ انظر: الفرق بين الإزاحة والمسافة

أمثلة السرعة

الآن بعد أن عرفنا تعريف السرعة في الفيزياء، دعونا نلقي نظرة على عدة أمثلة لقيم السرعة الشائعة في الحياة اليومية.

سرعة الضوء في الفراغ: 299,792,458 م/ث
سرعة الصوت في الهواء: 343.2 م/ث
سرعة طيران الطائرة: 230 م/ث
السرعة القصوى لسيارة الفورمولا 1: 105 م/ث
سرعة أسرع رجل: 10.4 م/ث
أسرع سرعة للسلحفاة: 0.3 م/ث
سرعة الإلكترون: 0.001 م/ث

أنواع السرعة

في الفيزياء، الأنواع المختلفة للسرعة هي:

متوسط السرعة
سرعة فورية
متوسط السرعة
السرعة الزاوية

فيما يلي شرح لكل نوع سعر بالتفصيل وكيفية حساب كل نوع سعر.

متوسط السرعة

السرعة المتوسطة هي السرعة التي كان من الممكن أن يتحرك بها الجسم المتحرك لو تحرك بسرعة ثابتة طوال المسار بأكمله. ولذلك، يتم حساب متوسط السرعة عن طريق قسمة الإزاحة على الفاصل الزمني المنقضي.

$v_m=\cfrac{\Delta x}{\Delta t}=\cfrac{x_f-x_i}{t_f-t_i}$

ذهب:

$v_m$

هي السرعة المتوسطة.
$\Delta x$

هو الإزاحة.
$\Delta t$

هو الاختلاف الزمني.
$x_f$

هو الموقف النهائي.
$x_i$

هو وضع البداية.
$t_f$

هي اللحظة الأخيرة.
$t_i$

هي اللحظة الأولية.

بشكل عام، عندما لا يتم تحديد نوع السرعة المحسوبة، فإننا نشير إلى متوسط السرعة.

➤ انظر: السرعة المتوسطة

سرعة فورية

السرعة اللحظية هي سرعة الجسم المتحرك في لحظة معينة. لذلك، يمكن أن يكون للجسم المتحرك سرعة لحظية مختلفة في كل لحظة.

رياضيا، يتم تعريف السرعة اللحظية بأنها الحد الأقصى للسرعة المتوسطة عندما يقترب الفاصل الزمني من الصفر. وبالمثل، فإن السرعة اللحظية تساوي مشتقة متجه الموضع بالنسبة إلى الزمن. باختصار، صيغة حساب هذا النوع من السرعة هي:

$\displaystyle \vv{v_i}=\lim_{\Delta t\to 0}\vv{v_m}=\lim_{\Delta t\to 0}\frac{\Delta \vv{x}}{\ Delta t}=\frac{d\vv{x}}{dt}$

ذهب:

$\vv{v_i}$

هو ناقل السرعة اللحظية.
$\vv{v_m}$

هو ناقل السرعة المتوسطة.
$\Delta \vv{x}$

هو ناقل النزوح.
$\Delta t$

هي الفترة الزمنية التي تتجه نحو الصفر، أي فترة زمنية صغيرة بلا حدود.
$\cfrac{d\vv{x}}{dt}$

هو مشتق متجه الموضع بالنسبة للزمن.

➤ انظر: السرعة اللحظية

متوسط السرعة

السرعة المتوسطة هي المتوسط الحسابي للسرعة النهائية والسرعة الأولية للجسم على المسار. ولذلك يتم حساب السرعة المتوسطة بجمع السرعة النهائية والسرعة الأولية للجسم ثم القسمة على اثنين.

$v_{avg}=\cfrac{v_f+v_i}{2}$

ذهب:

$v_{avg}$

هي السرعة المتوسطة.
$v_f$

هي السرعة النهائية.
$v_i$

هي السرعة الأولية.

➤ انظر: السرعة اللحظية

السرعة الزاوية

السرعة الزاوية هي السرعة التي يدور بها الجسم، أي أن السرعة الزاوية هي السرعة التي يدور بها الجسم. باختصار، تشير السرعة الزاوية إلى مدى سرعة تغير الموضع الزاوي للجسم.

السرعة الزاوية تساوي الإزاحة الزاوية (Δθ) مقسومة على الزيادة الزمنية (Δt). لذا، لحساب السرعة الزاوية المتوسطة، يجب قسمة الفرق بين الموضع الزاوي النهائي والموضع الزاوي الأولي على الفرق بين الزمن النهائي والزمن الأولي.

$\omega=\cfrac{\Delta \theta}{\Delta t}=\cfrac{\theta_f-\theta_i}{t_f-t_i}$

ذهب:

$\omega$

هي السرعة الزاوية.
$\Delta \theta$

هي زيادة الموضع الزاوي.
$\Delta t$

هي الزيادة الزمنية.
$\theta_f$

هو الموضع الزاوي النهائي.
$\theta_i$

هو الموضع الزاوي الأولي.
$t_f$

هي اللحظة الأخيرة.
$t_i$

هي اللحظة الأولية.

➤ انظر: السرعة الزاوية

السرعة والسرعة

سنرى في هذا القسم ما هو الفرق بين السرعة والسرعة في الفيزياء، حيث أنهما مفهومان حركيان متشابهان جدًا.

يتم تعريف السرعة على أنها نسبة المسافة التي يقطعها الجسم إلى الوقت المنقضي لقطع تلك المسافة.

وبالتالي فإن الفرق بين السرعة والسرعة هو المسافة المعتبرة لإجراء حسابها. عند حساب السرعة، نأخذ في الاعتبار الإزاحة، أي الفرق بين الموضع النهائي والموضع الأولي، ولكن يتم حساب السرعة من إجمالي المسافة المقطوعة.

➤ انظر: السرعة (الفيزياء)

السرعة والاندفاع

فيما يلي الفرق بين السرعة والسرعة، حيث أنهما مفهومان فيزيائيان مختلفان.

السرعة هي مقدار السرعة، أي أن مصطلح السرعة في الفيزياء يشير إلى مقدار متجه السرعة.

ولذلك، فإن الفرق بين السرعة والسرعة هو أن السرعة هي كمية متجهة، في حين أن السرعة هي كمية قياسية. بتعبير أدق، السرعة هي حجم متجه السرعة.

➤ انظر: العجلة

السرعة والتسارع

وأخيرًا، سنرى كيف تختلف السرعة والتسارع لأنهما كميتان مرتبطتان رياضيًا.

التسارع هو الكمية التي تشير إلى التغير في السرعة لكل وحدة زمنية.

إذن الفرق بين السرعة المتجهة والتسارع هو أن السرعة توضح التغير في الموضع بالنسبة إلى الزمن، بينما التسارع يوضح التغير في السرعة بالنسبة إلى الزمن.

➤ انظر: التسارع (الفيزياء)

ما هي السرعة في الفيزياء؟

صيغة السرعة

أمثلة السرعة

أنواع السرعة

متوسط السرعة

سرعة فورية

متوسط السرعة

السرعة الزاوية

السرعة والسرعة

السرعة والاندفاع

السرعة والتسارع

اترك تعليقا إلغاء الرد