يمكن تعريف السرعة (بالإنجليزية: Speed) في الفيزياء بأنها المسافة التي يقطعها الجسم خلال زمنٍ معين، أو المسافة المقطوعة لكل وحدةٍ زمنية، أما السرعة المتوسطة (بالإنجليزية: Average speed) تحديدًا، فتعرف بأنها النسبة بين المسافة الإجمالية التي يقطعها الجسم إلى إجمالي الوقت الذي يستغرقه لقطع هذه المسافة، وتجدر الإشارة إلى أن السرعة المتوسطة هي كمية قياسية، حيث يتم التعبير عنها بالمقدار فقط، وليس لها اتجاه، وهي تُقاس بوحدة المتر لكل ثانية، ورمزها هو (م/ث).[١][٢]
قانون حساب السرعة المتوسطة
لحساب السرعة المتوسطة، يتم استخدام العلاقة الرياضية الآتية:[١][٢]
السرعة المتوسطة (متر/ ثانية) = التغير في المسافة (متر) / التغير في الزمن (ثانية)
بالرموز العربية:
ع = ∆ف / ∆ز
بالرموز الإنجليزية:
v = ∆d / ∆t
مسائل حسابية على قانون السرعة المتوسطة
فيما يأتي أسئلة على قانون حساب السرعة المتوسطة مع إجاباتها:[٢][٣]
إذا علمت أن أحد المشاركين في مسابقة الركض؛ ركض لمسافة مقدارها 1000 متر خلال فترة زمنية مقدارها دقيقة واحدة و 30 ثانية، علمُا بأن شكل مضمار السباق دائري، أي أن اللاعب يبدأ من نقطة البداية، وعندما ينهي المسافة يعود إلى النقطة نفسها مجددًا، احسب متوسط سرعة الاعب خلال هذه المسافة الدائرية.
المسافة الإجمالية التي قطعها اللاعب = 1000 متر
إجمالي الوقت الذي استغرقه اللاعب لقطع المسافة الإجمالية = دقيقة واحدة و 30 ثانية، وبما أن الدقيقية الواحدة تساوي 60 ثانية، إذًا الوقت الذي استغرقه هو 60 + 30 = 90 ثانية.
السرعة المتوسطة (متر/ ثانية) = التغير في المسافة (متر) / التغير في الزمن (ثانية)
السرعة المتوسطة = 1000 / 90
السرعة المتوسطة للاعب = 11.11 م / ث
تتحرك سيارة بسرعة 40 كيلو متر في الساعة، لمدة ساعتين، ثم يقرر سائقها إبطاء السرعة إلى 30 كيلو متر في الساعة، خلال الساعتين التاليتين، فما هو متوسط السرعة لهذه السيارة؟
المسافة التي قطعتها السيارة بسرعة 40 كم/ث = السرعة الابتدائية × الزمن
المسافة التي قطعتها السيارة بسرعة 40 كم/ث = 40 × 2 = 80 كيلومتراً
المسافة التي قطعتها السيارة بسرعة 30 كم/ث = السرعة الابتدائية × الزمن
المسافة التي قطعتها السيارة بسرعة 30 كم/ث = 30 × 2 = 60 كيلومتراً
إجمالي المسافة التي قطعتها السيارة = 80 + 60 = 140 كيلومترًا
إجمالي الوقت الذي استغرقته السيارة لقطع المسافة كاملة = 2 + 2 = 4 ساعات
السرعة المتوسطة للسيارة = إجمالي المسافة المقطوعة / إجمالي الوقت المستغرق لقطع المسافة
السرعة المتوسطة للسيارة = 140 كيلو متر / 4 ساعات
السرعة المتوسطة للسيارة = 35 كيلو متر/ ساعة
أوجد متوسط الدراجة النارية التي تقطع مسافة 200 كيلومتر في 4 ساعات، ومسافة 160 كيلومترًا التالية في 4 ساعات أخرى.
إجمالي المسافة التي قطعتها الدراجة = 200 + 160 = 360 كيلو متر
إجمالي الوقت الذي استغرقته الدراجة لقطع المسافة كاملة = 4 + 4 = 8 ساعات
السرعة المتوسطة للدراجة = إجمالي المسافة المقطوعة / إجمالي الوقت المستغرق لقطع المسافة
السرعة المتوسطة للدراجة = 360 / 8
السرعة المتوسطة للدراجة = 45 كيلومتر/ ساعة
المراجع
- ^ أ ب "Speed and Velocity", physics, Retrieved 2/2/2023. Edited.
- ^ أ ب ت "Average Speed Formula", byjus, Retrieved 2/2/2023. Edited.
- ↑ "Average Speed Formula", cuemath, Retrieved 2/2/2023. Edited.
