تعريف السرعة النسبية
عند ركوب السيارة أو الحافلة، نرى الأشجار والمباني تتحرك للخلف، ولكن هل هي تتحرك بالفعل؟ بالطبع لا، المركبة وركاب المركبة هم المتحركون أما الأشجار فهي ثابتة على الأرض، ولكن لماذا تبدو وكأنها تتحرك للخلف؟ مع أن ركاب الحافلة يبدون ثابتون في أماكنهم رغم حركة السيارة، هذا ما يمكن تفسيره بالسرعة النسبية؛ وهي أن السرعات المرصودة للأجسام تختلف باختلاف سرعة الرائي حين رصدها، إذ يعد الرائي نفسه في حالة سكون (حتى وإن لم يكن كذلك) أثناء رصد سرعات الأجسام الأخرى من حوله.[١][٢]
فلنفترض أنك راكب داخل سيارة تتحرك بسرعة 100 كم في الساعة، تتطلع من النافذة نحو السيارات المعاكسة، فإذا كانت إحدى السيارات تسير بسرعة 50 كم/الساعة عكس اتجاه حركة سيارتك، هل سنقول أنك تشعر بأن سرعة سيارتك تساوي 100 كم/الساعة وسرعة السيارة المعاكسة لك -50 كم/الساعة؟ لا، لا بد أنك تشعر وكأن السيارة المعاكسة لك تسير بسرعة أكبر من 50 كم/الساعة، ويرجع سبب ذلك إلى مفهوم السرعة النسبية.[١][٢]
تُستخدم السرعة النسبية عمومًا لوصف حركة الطائرات في الهواء أو حركة القوارب في الماء، حيث يتم حساب هذه السرعة وفقًا لشخص يقف كمراقب داخل الجسم، أي أنه هو الإطار مرجعي الذي يتم تحديد سرعات الأجسام بالنسبة له.[١][٢]
حساب السرعة النسبية
لحساب السرعة النسبية دعنا نفترض وجود جسمين a وb يتحركان في اتجاهين مختلفين، فإذا أردنا حساب السرعة النسبية للجسم a بالنسبة للجسم b، تكون المعادلة كالآتي:[١][٢][٣]
السرعة النسبية لـ a بالنسبة إلى b = سرعة الجسم a - سرعة الجسم b.
وبالرموز:
Vab = Va - Vb
والسرعة النسبية لـ b بالنسبة إلى a = Vab = Va - Vb
وبالرموز:
Vba = Vb - Va
حيث إن:
Vab: السرعة النسبية لـ A بالنسبة إلى B.
Vba: السرعة النسبية لـ B بالنسبة إلى A.
Va: سرعة الجسم A
Vb: سرعة الجسم B
أمثلة على حساب السرعة النسبية
فيما يلي عدة أمثلة لحساب السرعة النسبية:
مثال 1
طائرة A تطير إلى الشمال بسرعة 350 متر/ثانية، وتحلق طائرة أخرى B باتجاه الجنوب بسرعة 500 متر/ثانية بجانب الطائرة A، احسب ما يلي:[٢]
السرعة النسبية للطائرة A بالنسبة إلى B.
السرعة النسبية للطائرة A بالنسبة إلى B، لكن كلاهما يطير الآن باتجاه الشمال.
الحل:
السرعة النسبية للطائرة A بالنسبة إلى B إذا كانت A تسير باتجاه الشمال وB باتجاه الجنوب:
Va = 350
Vb = -500
Vab = Va - Vb
Vab = 350 - (-500)
Vab = 850
السرعة النسبية للطائرة A بالنسبة إلى B إذا كانا A وB تسيران باتجاه الشمال:
Va = 350
Vb = 500
Vab = Va - Vb
Vab = 350 - (500)
Vab = -150
مثال 2
دراجة نارية تسير على الطريق السريع بسرعة 120 كم/ساعة تمر بسيارة تسير بسرعة 90 كم/ساعة، من وجهة نظر الراكب في السيارة ما هي سرعة الدراجة النارية؟[١]
الحل:
لنفترض أن سرعة الدراجة النارية Va وسرعة السيارة Vb، وسرعة الدراجة النارية بالنسبة إلى الراكب:
Vab = Va - Vb
بالتعويض عن القيم في المعادلة أعلاه، نحصل على:
Vab = 120 - 90 = 30
إذن سرعة الدراجة النارية بالنسبة لراكب السيارة هي 30 كم / ساعة.
المراجع
- ^ أ ب ت ث ج Questions – FAQs-,What is relative velocity?,with respect to another object. "Relative Velocity", byjus, Retrieved 3/7/2022. Edited.
- ^ أ ب ت ث ج "Relative Velocity Formula", toppr, Retrieved 3/7/2022. Edited.
- ↑ "Relative Velocity", isaacphysics, Retrieved 3/7/2022. Edited.
