▷ التسارع المستمر

تشرح هذه المقالة ما يعنيه في الفيزياء أن يتحرك الجسم بتسارع ثابت. ستجد هنا ما هي حركة التسارع المستمر، وأمثلة لحركات التسارع المستمر، وصيغ هذا النوع من الحركة.

لفهم مفهوم التسارع الثابت بشكل كامل، منطقيًا، يجب عليك أولاً أن يكون لديك فهم واضح لماهية التسارع في الفيزياء. ولهذا قبل البدء بالشرح ننصحك بزيارة التدوينة التالية:

➤ انظر: ما هو التسارع؟ (بدني)

ماذا يعني أن التسارع ثابت؟

إذا كان الجسم يتحرك بتسارع ثابت، فهذا يعني أن سرعته تتغير باستمرار مع مرور الوقت. بمعنى آخر، عندما يكون تسارع الجسم ثابتًا، فهذا يعني أن سرعته تزيد أو تقل خطيًا بالنسبة للزمن.

على سبيل المثال، إذا تحرك جسم للأمام بتسارع ثابت قدره 2 م/ث ² ، فهذا يعني أن سرعته ستزداد بمقدار 2 م/ث كل ثانية. بحيث إذا بدأ من السكون، بعد ثانية واحدة ستكون سرعته 2 م/ث، وبعد ثانيتين 4 م/ث، وبعد ثلاث ثوان 6 م/ث، وهكذا.

تجدر الإشارة إلى أن التسارع لا يغير حجم السرعة فحسب، بل يمكنه أيضًا تغيير اتجاه السرعة. تحافظ الحركات مثل الحركة الدائرية المنتظمة (MCU) على وحدة السرعة ثابتة طوال الحركة ولكن اتجاهها يختلف، وبالتالي تدور بسرعة ثابتة.

➤ انظر: ما هي السرعة؟

وبالتالي، فإن الجسم الذي يهبط سقوطًا حرًا هو مثال على الحركة بتسارع ثابت، حيث أن تسارع الجاذبية فقط هو الذي يؤثر على الجسم (مع تجاهل الاحتكاك مع الهواء)، وقيمته ثابتة (g=9.81 م/ث ²⁾ ).

أمثلة على حركات التسارع المستمر

لإنهاء فهم فكرة التسارع الثابت، يمكنك أن ترى أدناه أمثلة للحركات التي يكون تسارعها ثابتًا طوال المسار.

صيغ الحركة بتسارع ثابت

نعرض لك أدناه ما هي صيغ (أو معادلات) الحركة عند تسارع ثابت. ستسمح لك هذه الصيغ بحل مشاكل هذا النوع من الحركات.

موضع

عندما يكون تسارع الحركة ثابتًا، فإن موضع الجسم يساوي الموضع الابتدائي زائد حاصل ضرب السرعة الابتدائية في الزمن المنقضي زائد نصف التسارع في مربع الزمن المنقضي.

وبالتالي، فإن صيغة حساب موضع الجسم الذي يصف الحركة بتسارع ثابت هي كما يلي:

$x=x_0+v_0\cdot (t-t_0) +\cfrac{1}{2}\cdot a \cdot (t-t_0)^2$

ذهب:

$x$

هو موقف الجسم.
$x_0$

هو الوضع الأولي للجسم.
$v_0$

هي السرعة الأولية للجسم.
$t$

هي اللحظة الزمنية التي يتم خلالها حساب وضع الجسم.
$t_0$

هي اللحظة الأولية.
$a$

هو تسارع الجسم.

سرعة

عندما يتحرك جسم بتسارع ثابت فإن سرعته تتغير بانتظام مع الزمن. إذن، السرعة المتجهة في وقت معين تساوي السرعة الابتدائية زائد عجلة الجسم في الزمن المنقضي.

وبالتالي فإن صيغة حساب السرعة عندما يكون التسارع ثابتًا هي:

$v=v_0+a\cdot (t-t_0)$

ذهب:

$v$

هي سرعة الجسم في لحظة معينة.
$v_0$

هي السرعة الأولية للجسم.
$a$

هو تسارع الجسم.
$t$

هي اللحظة التي يتم فيها حساب سرعة الجسم.
$t_0$

هي اللحظة الأولية.

ومن ناحية أخرى، هناك أيضًا صيغة أخرى تربط السرعة بوضعية الجسم والتسارع. تتميز هذه الصيغة بأن الوقت لا يظهر هناك، لذا يمكن أن تكون مفيدة في حل بعض المشكلات.

$v^2=v_0^2+2\cdot a \cdot (x-x_0)$

ذهب:

$v$

هي سرعة الجسم.
$v_0$

هي السرعة الأولية للجسم.
$a$

هو تسارع الجسم.
$x$

هو موضع الجسم وقت حساب السرعة.
$x_0$

هو الوضع الأولي للجسم.

التسريع

إذا كان التسارع ثابتًا، يتم حسابه عن طريق قسمة التغير في السرعة (Δv) على التغير في الزمن (Δt). لذا فإن صيغة التسارع الثابت هي a=Δv/Δt.

$a=\cfrac{\Delta v}{\Delta t}=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}$

ذهب:

$a$

هو التسارع.
$\Delta v$

هي زيادة السرعة.
$\Delta t$

هي زيادة الوقت.
$v_f$

هي السرعة النهائية.
$v_i$

هي السرعة الأولية.
$t_f$

هي اللحظة الأخيرة.
$t_i$

هي اللحظة الأولية.

تسارع ثابت وسرعة ثابتة

أخيرًا، سنرى ما هو الفرق بين الحركة ذات التسارع الثابت والحركة ذات السرعة الثابتة، حيث أن هذين المفهومين يشيران في الفيزياء إلى نوعين مختلفين تمامًا من الحركات.

كما رأينا خلال المقال، فإن الحركة بتسارع ثابت تنطوي على تغير في سرعة الجسم. وبشكل أكثر دقة، إذا كان التسارع ثابتًا، فإن السرعة تتغير خطيًا مع مرور الوقت.

ومن ناحية أخرى، عندما تكون سرعة الجسم ثابتة، فهذا يعني أن تسارعه يساوي صفرًا. في الفيزياء يشير التسارع إلى تغير السرعة خلال وحدة الزمن، فإذا لم تتغير السرعة يكون التسارع صفراً.

كما ترون، التسارع والسرعة مرتبطان، وفي الواقع، عندما تكون إحدى هذه الكميات ثابتة، يكون لها عواقب على الأخرى. ولمعرفة المزيد يمكنك قراءة المقال التالي على موقعنا:

➤ انظر: السرعة الثابتة

تسارع مستمر

ماذا يعني أن التسارع ثابت؟

أمثلة على حركات التسارع المستمر

صيغ الحركة بتسارع ثابت

موضع

سرعة

التسريع

تسارع ثابت وسرعة ثابتة

اترك تعليقا إلغاء الرد