ما هو قانون المسافة في الفيزياء؟
لقياس المسافة (بالإنجليزية: Distance) يمكن استخدام القانون الذي يربطها بالسرعة والزمن، وهو كالآتي:[١]
- المسافة= السرعة × الزمن، Distance = Speed × Time.
- م= ع × ز، D =v.t.
ما هو تعريف المسافة؟
تعرف المسافة (بالإنجليزية: Distance) في الفيزياء بأنها مقدار حركة الجسم الكلية، بغض النظر عن اتجاه الحركة الذي يسلكه هذا الجسم، أي أن المسافة كمية قياسية، ويمكن تعريفها أيضًا بأنها طول المسار الذي يسلكه الجسم بين نقطتين، هما نقطة البداية، أي النقطة التي بدأ الجسم حركته منها، ونقطة النهاية، أي النقطة التي أنهى الجسم تحركه عندها، أي أنه يمكن تحديد المسافة بقياس مقدار الأرض التي غطاها الجسم عند تحركه من نقطة البداية إلى نقطة النهاية، ويُرمز للمسافة عادةً بالرمز (م)، وبالإنجليزية بالرمز (D).[٢]
العلاقة بين المسافة والسرعة والزمن
من العلاقة السابقة التي تربط المسافة بالسرعة والزمن، يمكن استنتاج ما يأتي:[٣]
- العلاقة بين المسافة والسرعة: تكون العلاقة بين المسافة والسرعة علاقة طردية عند ثبوت الزمن، فكلما زادت السرعة، تزداد المسافة التي يقطعها الجسم المتحرك.
- العلاقة بين المسافة والزمن: تكون العلاقة بين المسافة والزمن علاقة عكسية عند ثبوت السرعة، فكلما زاد الزمن، تقل المسافة التي يقطعها الجسم المتحرك.
ما هي وحدة قياس المسافة في الفيزياء؟
تقاس المسافة بوحدات الطول، فمثًلا وحدة قياس المسافة حسب النظام العالمي للوحدات هي المتر (م)، أو السنتيمتر (سم)، أو الكيلومتر (كم)، وتقاس المسافة أيضًا بوحدات قياسٍ أخرى، مثل: الميل، والقدم، وفيما يأتي وحدة قياس السرعة والزمن في القانون اعتمادًا على وحد المسافة في النظام العالمي للوحدات:[٣]
المسافة (م) | السرعة (ع) | الزمن (ز) |
كيلومتر (كم) | كيلومتر/ساعة (كم/س) | ساعة (س) |
متر (م) | متر/ثانية (م/ث) | ثانية (ث) |
سنتيمتر (سم) | سنتيمتر/ثانية (سم/ث) | ثانية (ث) |
ما هو الفرق بين المسافة والإزاحة؟
يخلط العديد من الناس بين مصطلحي المسافة والإزاحة في الفيزياء، إلا أنه يوجد فرقٌ بينها، فالمسافة كمية قياسية لا تتأثر بتغير اتجاه حركة الجسم، ويعبر عنها بالمقدار فقط، أما الإزاحة (بالإنجليزية: Displacement) فهي كمية متجهة، أي أنه يتم التعبير عنها بمقدارٍ واتجاه، وتعرف الإزاحة بأنها التغير في موقع الجسم المتحرك، أما المسافة فهي طول المسار الذي يسلكه الجسم بين نقطتين بغض النظر عن اتجاه حركته، ويرمز للإزاحة بالرمز (ΔX) فرمز الدلتا (Δ) يستخدم للتعبير عن التغير في شيءٍ ما، وهو هنا موقع الجسم (X)، وتكون قيمة المسافة موجبة دائمًا على عكس الإزاحة، ويمكن حساب الإزاحة باستخدام القانون الآتي:[٤]
الإزاحة= الموقع النهائي للجسم - الموقع الابتدائي للجسم
Δx=x2 − x1
أمثلة على كيفية حساب المسافة في الفيزياء
فيما يأتي بعض الأمثلة التي توضح كيفية حساب المسافة باستخدام القانون الذي يربطها بالسرعة والزمن، بالإضافة إلى بعض الأمثلة المنوعة الأخرى:
إذا فُرض أن كلبًا ركض من أحد طرفي الشارع إلى الطرف الآخر منه، وكانت سرعة ركضه تساوي 5 متر/ثانية، فاستغرق زمنًا مقداره 16 ثانية للوصول إلى الطرف الثاني من الشارع، فما هي المسافة بين طرفي الشارع؟[١]
- وضع قانون المسافة، ثم تعويض القيم المعطاة في السؤال، وإجراء الحسابات اللازمة، وذلك كالآتي:
- المسافة= السرعة × الزمن
- المسافة= 5 × 16
- المسافة= 80 متر
إذا قطع سائق سيارة مسافة مقدارها 4.5 كيلومتر، في زمن مقداره 10 دقائق، فما مقدار سرعة السيارة بوحدة (م/ث)؟[١]
أولًا يجب تحويل وحد القياس، بحيث نحول قيمة المسافة من كيلومتر إلى متر بضرب القيمة المعطاة بالرقم 1000، وتحويل الزمن من دقيقة إلى ثانية بضرب القيمة المعطاة بالرقم 60، ثم التعويض في قانون المسافة، وإجراء الحسابات اللازمة:
- المسافة= 4.5 كم= 4.5×1000 = 4500 م
- الزمن= 10 دقائق= 10×60 = 600 ث
- المسافة= السرعة × الزمن، ومنه:
- السرعة= المسافة/الزمن
- السرعة= 4500/600
- السرعة= 7.5 م/ث
إذا قطعت شاحنة مسافة مقدارها 100 كيلومتر بسرعة مقدارها 50 كيلومتر/ساعة، فكم ساعة استغرقت الشاحنة حتى وصولها إلى نهاية المسافة؟[٥]
- وضع قانون المسافة، ثم تعويض القيم المعطاة في السؤال، وإجراء الحسابات اللازمة، وذلك كالآتي:
- المسافة= السرعة × الزمن، ومنه:
- الزمن= المسافة/السرعة
- الزمن= 100/50
- الزمن= 2 ساعة، إذًا استغرقت الشاحنة ساعتين حتى وصولها إلى نهاية المسافة المقطوعة.
إذا ركض لاعب في مضمار سباق أثناء سباق الجري بسرعة 6 متر/ثانية لمدة 60 ثانية، فما مقدار المسافة التي قطعها اللاعب؟[٦]
- وضع قانون المسافة، ثم تعويض القيم المعطاة في السؤال، وإجراء الحسابات اللازمة، وذلك كالآتي:
- المسافة= السرعة × الزمن
- المسافة= 6 × 60
- المسافة= 360 م
المراجع
- ^ أ ب ت "Distance Formula Physics", toppr, Retrieved 13/7/2021. Edited.
- ↑ "Distance And Displacement", byjus, Retrieved 12/7/2021. Edited.
- ^ أ ب "Speed, Time & Distance For Quantitative Aptitude", byjus, Retrieved 13/7/2021. Edited.
- ↑ "Distance and displacement review", khanacademy, Retrieved 13/7/2021. Edited.
- ↑ "Speed and Velocity", mathsisfun, Retrieved 13/7/2021. Edited.
- ↑
