يشرح هذا المقال ما هي السرعة في الفيزياء. لذلك، ستجد معنى السرعة في الفيزياء، وكيفية حساب السرعة ومثال ملموس لحسابها.
ما هي السرعة في الفيزياء؟
في الفيزياء، السرعة هي كمية عددية تربط المسافة بالزمن. لذلك، في الفيزياء، يتم تعريف السرعة على أنها نسبة المسافة المقطوعة إلى الوقت المنقضي.
ولذلك، لحساب السرعة، يجب تقسيم المسافة المقطوعة على الفاصل الزمني المطلوب.
لذا، الجسم السريع يعني أنه يقطع مسافة طويلة في وقت قصير. بمعنى آخر، كلما كان الجسم المتحرك أسرع، زادت المسافة التي يقطعها في نفس المقدار من الوقت.
على سبيل المثال، إذا تحرك جسم بسرعة ثابتة قدرها 2 م/ث، فهذا يعني أن هذا الجسم يتحرك بمقدار 2 متر كل ثانية. إذن، بعد ثانية واحدة ستكون قد تقدمت بمقدار مترين، وبعد ثانيتين 4 أمتار، وبعد ثلاث ثوانٍ 6 أمتار، وما إلى ذلك.
صيغة السرعة
السرعة تساوي المسافة المقطوعة (د) مقسومة على التغير في الزمن (ت). وهكذا، في الفيزياء، لحساب سرعة الجسم، يجب علينا قسمة المسافة التي يقطعها الجسم على الوقت المنقضي بين اللحظة الأولية واللحظة النهائية (v=d/t).
وبالتالي 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 المتر مقسم على الثانية (م/ث).
لاحظ أن حساب السرعة يتم من خلال المسافة المقطوعة وليس من خلال الإزاحة. على الرغم من أنها يمكن أن تكون نفسها في بعض الأحيان، إلا أن المسافة المقطوعة لا تتطابق دائمًا مع الإزاحة. ولذلك يجب علينا أن نعرف كيفية التمييز بين هذين المفهومين.
حل تمرين السرعة
- يكون الجسم في البداية في الموضع x 1 = 2 m، وبعد مرور بعض الوقت يكون في الموضع x 2 = 9 m، وأخيرًا، ينتهي في الموضع x 3 = 6 m. إذا استغرقت الرحلة بأكملها 8 ثوان، فما سرعة الجسم؟
الموضع النهائي للجسم يقع خلف موضعه المتوسط، ومع ذلك، لتحديد السرعة، من الضروري مراعاة المسافة المقطوعة بالكامل. لذلك، سنقوم أولاً بحساب المسافة المقطوعة في القسم الأول، ثم المساحة المقطوعة في القسم الثاني.
وبالتالي فإن المسافة الإجمالية المقطوعة هي مجموع المسافتين المحسوبتين:
وأخيرًا، نستخدم صيغة السرعة لإيجاد قيمتها:
سرعة الأمثلة
بمجرد أن رأينا تعريف السرعة في الفيزياء، سنرى 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
- سرعة أسرع سلحفاة: 0.3 م/ث
- سرعة الإلكترون: 0.001 م/ث
السرعة والسرعة
في هذا القسم سنرى ما هو الفرق بين السرعة والسرعة، لأنهما في الفيزياء مفهومان مختلفان وغالباً ما يتم الخلط بينهما.
السرعة هي كمية متجهة تشير إلى التغير في موضع الجسم بالنسبة للزمن. وهكذا، في الفيزياء، يتم تعريف السرعة على أنها حاصل الضرب بين الإزاحة والفاصل الزمني المنقضي بين الموضع الأولي والنهائي.
لذلك، في الفيزياء، الفرق بين السرعة والسرعة هو المسافة التي تقطعها لإجراء العملية الحسابية. يتم حساب السرعة من المسافة المقطوعة، بينما يتم حساب السرعة من الإزاحة، أي الفرق بين الموضع النهائي والوضع الأولي.
وبالتالي فإن سرعة الجسم ستكون دائمًا مساوية أو أكبر من سرعته، لأن المسافة المقطوعة للانتقال من نقطة إلى نقطة أخرى تساوي أو أكبر من الإزاحة بين هاتين النقطتين.
السرعة والسرعة الزاوية
وأخيرًا، سنرى كيف تختلف السرعة عن السرعة الزاوية، حيث أنهما نوعان من السرعة لهما معنى مختلف تمامًا.
في الفيزياء، تقيس السرعة الزاوية سرعة دوران الجسم، أي أن السرعة الزاوية هي السرعة التي يدور بها الجسم.
ولذلك، فإن الفرق بين السرعة والسرعة الزاوية هو أن السرعة تشير إلى المسافة المقطوعة لكل وحدة زمنية، بينما السرعة الزاوية تشير إلى الزاوية المقطوعة لكل وحدة زمنية.