قانون-التسارع
محتويات
علم الفيزياء
يُعتبر علم الفيزياء واحة من أهم العلوم التي تُعنى بشكل حثيث في دراسة المادة من جميع الجوانب والحيثيّات، مثل حركة المادة، والطاقة المتولدة منها، وجميع الظواهر الطبيعية التي يُمكن أن تمر فيها، ولعلّ أهم علوم الفيزياء المختصة في علوم الحركة هو ما يُدعى بقانوني السرعة والتسارع، حيث يُعتبر التسارع واحد من أشهر مصادر الحركة للأجسام على سطح الأرض، وقد كان العالم (جاليليو) له الدور الأكبر في اكتشاف مفهوم إضافة إلى قانون التسارع. وسيتم التعرف في هذا المقال على ما يُسمى بقانون التسارع.
نبذة عن مفهوم التسارع
- المصطلح: التسارع، أو ما يُعرف بالعجلة.
- مفهوم التسارع حسب الميكانيكا الكلاسيكية: هو معدل التغيّر الحاصل في سرعة جسم متحرك خلال فترة زمنيّة مُعينة، ويكون هذا التغيير في مقدار السرعة واتجاهها معًا.
- وحدة قياس التسارع: متر لكل ثانية مربعة (م/ث²).
- مُكتشف مفهوم التسارع، وقوانينه: هو العالم (جاليليو).
- أمثلة على التسارع:
- تسارع ركاب داخل سيارة ما، بنفس تسارع السيارة عندما تتحرك بسرعات منتظمة أو غير منتظمة خلال فترات زمنية مُنتظمة.
- تسارع المقذوفات، حيث تبدأ المقذوفات بالتسارع صعودًا إلى أن تصل أعلى نقطة، وعندها تُصبح سرعتها مساوية للصفر، ثم تهبط مجددًا باتجاه الأرض حيث تزداد سرعتها ويتغير اتجاهها أثناء الهبوط.
- أهم الأدلة على وجود التسارع: هو تسارع الأجسام المُتحركة تحت تأثير الجاذبية الأرضية.
- قيمة تسارع الجاذبية الأرضية (مع إهمال قيمة مقاومة الهواء) : 9.8 م/ث².
حالات التسارع
تتغير قيمة التسارع بتغير اتجاه الحركة، حيث يُمكن أن يكون التسارع موجبًا، أو سالبًا، أو مساويًا للصفر، وفيما يلي بيّان لحالات التسارع الثلاث:
- موجب: يكون التسارع موجبًا، إذا كان اتجاه التسارع بنفس اتجاه الحركة. وعندها تزداد السرعة مع مرور الزمن.
- سالب: يكون التسارع سالبًا، إذا كان اتجاه التسارع بعكس اتجاه الحركة. وعندها تقل السرعة مع مرور الزمن.
- صفر: يكون التسارع مساويًا للصفر، عندما لا تتغير السرعة مع مرور الزمن، وعندها تكون السرعة مُنتظمة.
قانون التسارع
- التسارع حسب المعادلة الرياضية:
ت= ∆ع / ز
حيث أنّ:
- ت= تعني تسارع الجسم (العجلة).
- ∆ع= فرق السرعة أي ع2-ع1.
- ز= الزمن.
- التسارع حسب القانون ووضع من قبل نيوتن:
ت= ق/ ك.
حيث أنّ:
- ت= تسارع الجسم.
- ق= محصلة القوة التي تؤثر على الجسم.
- ك= كتلة الجسم.
التسارع ويكون إشارته موجبًا عندما يكون متجهًا باتجاه محصلة القوة، أمّا التباطؤ ويكون إشارته سالبًا ويكون متجهًا باتجاه معاكس لحركة القوى.
مثال على قانون التسارع
مثال:
سيارة تتحرك في خط مستقيم وبتسارع منتظم فإذا تغيرت السرعة من 36 كم/ساعة إلى 90 كم/ساعة خلال فترة زمنية مقدارها 20 ثانية، احسب تسارع السيارة التي تتحرك بها، وبوحدة م/ث2.
الحل:
ع1= 36 كم/ساعة.
ع2= 90 كم/ساعة.
ز= 20 ثانية.
بتحويل وحدة السرعة من كم/ساعة إلى م/ث:
ع1= (36*1000) / (60*60)
ع1= 10 م/ث.
ع2= (90*1000) / (60*60)
ع2= 25 م/ث.
وبتطبيق قانون التسارع ت= ∆ع / ز
= (ع2-ع1)/ز
=(10-25)/ 20
= 0.75 م/ث2.