▷السرعة

يشرح هذا المقال ما هي السرعة في الفيزياء. سوف تكتشف أيضًا كيفية حساب العجلة بالإضافة إلى مثال ملموس لحساب العجلة.

ما هي السرعة؟

في الفيزياء، السرعة هي كمية عددية تعرف بأنها حاصل القسمة بين المسافة المقطوعة والوقت المنقضي.

ولذلك فإن سرعة الجسم تشير إلى سرعته. كلما كان الجسم أسرع، زادت المسافة التي يقطعها خلال فترة زمنية.

يتم التعبير عن السرعة بوحدات الطول مقسومة على وحدات الزمن. وبالتالي، فإن وحدة السرعة في النظام الدولي للوحدات (SI) هي المتر مقسومًا على الثانية (م/ث).

في الفيزياء، رمز السرعة هو الحرف c. على الرغم من أنه يتم تمثيله أيضًا بالحرف v (للسرعة)، فمن الأفضل استخدام الحرف c لتجنب الالتباس. أدناه سنرى كيف تختلف السرعة عن السرعة.

صيغة السرعة

السرعة تساوي المسافة المقطوعة (Δs) مقسومة على التغير في الزمن (Δt). وبالتالي، لحساب سرعة جسم متحرك، يجب قسمة المسافة المقطوعة على الفرق بين اللحظة النهائية واللحظة الأولية (c=Δs/Δt).

وبالتالي فإن صيغة حساب السرعة هي:

$c=\cfrac{\Delta s}{\Delta t}$

ذهب:

$c$

هي السرعة.
$\Delta s$

هي المسافة المقطوعة.
$\Delta t$

هو الوقت اللازم لأداء الحركة.

لاحظ أنه لحساب السرعة، يتم استخدام المسافة المقطوعة وليس الإزاحة. لذلك، لا ينبغي أن نضع في بسط الصيغة الفرق بين الموضع النهائي والموضع الأولي، بل المسافة الإجمالية المقطوعة (حتى لو تصادفت القيمتان في بعض الأحيان).

➤ انظر: الفرق بين المسافة المقطوعة والإزاحة

حل تمرين السرعة

الآن بعد أن عرفنا تعريف السرعة وصيغتها، سنرى بعد ذلك تمرينًا محلولاً حول كيفية حساب السرعة.

يكون الجسم في البداية في الموضع x ₁ = 2 m، وبعد مرور بعض الوقت يكون في الموضع x ₂ = 9 m، وأخيرًا، ينتهي عند الموضع x ₃ = 6 m. إذا استغرقت الرحلة بأكملها 8 ثوان، فما سرعة الجسم؟

الموضع النهائي للجسم هو خلف موضعه المتوسط، ومع ذلك، لتحديد السرعة، من الضروري مراعاة المسافة المقطوعة خلال الرحلة بأكملها. لذا، سنقوم أولاً بحساب المساحة المغطاة في القسم الأول ثم المساحة المغطاة في القسم الثاني.

$\Delta s_{12}=9-2=7 \m$

$\Delta s_{23}=9-6=3 \ m$

وبالتالي فإن المسافة الإجمالية المقطوعة هي مجموع المسافتين المحسوبتين:

$\Delta s=\Delta s_{12}+\Delta s_{23}=7+3=10 \ m$

وأخيرًا، نطبق صيغة السرعة لإيجاد قيمتها:

$c=\cfrac{\Delta s}{\Delta t}=\cfrac{10}{8}=1.25 \ \cfrac{m}{s}$

السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية

سنرى في هذا القسم الفرق بين السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية، حيث أن هذين نوعين من السرعة يستخدمان بشكل متكرر في الفيزياء.

السرعة المتوسطة هي السرعة التي كان من الممكن أن يقطع بها الجسم المتحرك مسافة ما إذا تحرك بسرعة ثابتة طوال الرحلة. ولذلك، يتم حساب السرعة المتوسطة بقسمة المسافة المقطوعة على الفترة الزمنية المنقضية.

$c_m=\cfrac{\Delta s}{\Delta t}$

بشكل عام، إذا لم يتم تحديد نوع السرعة، فإننا نشير إلى السرعة المتوسطة.

ومن ناحية أخرى، السرعة اللحظية هي السرعة التي يتمتع بها 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.

$\displaystyle c_i=\lim_{\Delta t\to 0}c_m=\lim_{\Delta t\to 0}\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{ds}{dt}$

ولذلك فإن الفرق بين السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية هو أن السرعة المتوسطة هي القيمة المتوسطة لسرعة الجسم على المسار، بينما السرعة اللحظية هي السرعة التي يمتلكها الجسم المتحرك في وقت معين. . .

أمثلة السرعة

ستجد أدناه عدة أمثلة لقيم السرعة 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

السرعة والسرعة

أخيرًا، سنرى الفرق بين السرعة والسرعة، حيث أنهما مفهومان حركيان متشابهان جدًا ويجب علينا معرفة كيفية التمييز بينهما.

الفرق بين العجلة والسرعة يكمن في صيغتها. يتم حساب السرعة من المسافة التي يقطعها الجوال، أما السرعة فتحسب من خلال الحركة.

لذلك، قد يكون بسط معادلة السرعة والسرعة مختلفًا. بتعبير أدق، السرعة أكبر من أو تساوي السرعة، لأن المسافة المقطوعة أكبر من أو تساوي الإزاحة.

وبالمثل، فإن العجلة الفورية هي وحدة السرعة الفورية. وبالتالي، إذا كانت السرعة اللحظية لجسيم معروفة، فيمكن تحديد سرعته اللحظية عن طريق حساب حجمه.

➤ انظر: السرعة