نظرة عامة حول السرعة
تعبّر السرعة (بالإنجليزية: Speed) عن السرعة التي يتحرك بها جسم ما، ويعبّر عنها كقيمة فقط، وقيمتها موجبة دائماً، وفي المقابل تعبّر السرعة المتجهة (بالإنجليزية: Velocity) عن السرعة بقيمة واتجاه، أي أنها متجه، ويمكن لقيمتها أن تكون موجبة أو سالبة، إذ يمكننا قول إن هذه القطة تتحرك بسرعة 9 كم/ساعة، لنعبر عن السرعة فقط، وفي المقابل يمكننا التعبير عن السرعة المتجة بقولنا إن هذه القطة تتحرك بسرعة 9 كم/ساعة في الاتجاه الغربي، وتُقاس السرعة عادة بوحدة متر/ثانية، أو كيلومتر/ساعة.[١][٢]
قانون حساب السرعة
يمكننا حساب السرعة بكل بساطة عبر قسمة كامل المسافة التي يقطعها جسم ما على الزمن الذي استغرقه في قطع تلك المسافة، ويُعبّر عن ذلك رياضياً على النحو الآتي:[١]
- السرعة = المسافة/الزمن
فمثلاً لو قطع أحمد مسافة 360 متراً، في زمن مقداره 60 ثانية، فإن سرعته هي: السرعة = المسافة/الزمن = 360/60 = 6 م/ث.[١]
الفرق بين السرعة والسرعة المتجهة
لتوضيح الفرق بين السرعة والسرعة المتجهة سنطرح المثال الآتي:[١]
لنفترض أنك قطعت المسافة من بيتك نحو المتجر المجاور لك والواقع إلى الشرق من منزلك في زمن مقداره 100 ثانية، علماً أن المسافة المباشرة بين بيتك والمتجر هي 130 متراً، أما المسافة المقطوعة بالكامل للذهاب هناك فهي 220 متراً، وبناءً على ذلك احسب السرعة، والسرعة المتجهة لك.
السرعة = المسافة المقطوعة/الزمن = 220/100 = 2.2 م/ث.
السرعة المتجهة = التغير في الموقع (الإزاحة)/الزمن = 130/100 = 1.3 م/ث باتجاه الشرق.
بالاعتماد على المثال السابق
لنفترض أنك قد نسيت أموالك، واضطررت للعودة إلى المنزل مرة أخرى، خلال زمن مقداره 120 ثانية أخرى، وبناء على ذلك احسب السرعة، والسرعة المتجهة لكامل رحلتك بدءاً من لحظة خروجك من المنزل وحتى عودتك إليه مرة أخرى.
يجب أولاً حساب الزمن الكلي، وهو: 100+120= 220 ثانية.
السرعة = كامل المسافة المقطوعة/الزمن = 220 / (220+220) = 2 م/ث.
السرعة المتجهة = الإزاحة (التغير في الموقع) /الزمن = 0/220 = 0 م/ث، لأنك عدت إلى نقطة البداية.
أنواع السرعة
للسرعة أنواع مختلفة يمكن إجمالها فيما يلي:[١]
- السرعة المنتظمة (بالإنجليزية: Uniform Speed): وهي تعبّر عن السرعة عندما يقطع الجسم مسافات متساوية في فترات زمنية متساوية.
- السرعة المتغيرة (بالإنجليزية: Variable Speed): وهي تعبّر عن السرعة عندما يقطع الجسم مسافات متساوية في فترات زمنية غير متساوية.
- السرعة اللحظية (بالإنجليزية: Instantaneous Speed): وهي سرعة الجسم في لحظة معينة من الزمن.
أمثلة على حساب السرعة
تذهب جمانة إلى المدرسة في سيارة والدها كل صباح، وتقع مدرستها على بعد 8 كيلومترات من منزلها، وتستغرق مدة وصولها إليها 15 دقيقة، احسب سرعة سيارة والد جمانة أثناء طريقها إلى المدرسة.[٣]
السرعة = المسافة المقطوعة/الزمن = 8/15 = 0.533 كم/دقيقة، ويمكن تحويلها إلى وحدة كم/ساعة كما يلي: 0.533 كم/دقيقة×60 دقيقة/1 ساعة = 32 كم/ساعة.
إذا مشت منى 4م نحو الشرق، ثم 2م نحو الجنوب، ثم 4م نحو الغرب، ثم 2م نحو الشمال، وذلك خلال مدة 24 ثانية فقط احسب السرعة والسرعة المتجهة لمنى.[٤]
السرعة = المسافة المقطوعة/الزمن = (4+2+4+2)/24 = 0.5 م/ثانية.
السرعة المتجهة = الإزاحة (التغير في الموقع) /الزمن = 0/24 = 0 م/ث، لأنها عادت إلى النقطة التي بدأت منها عند معاملة حركتها كمتجهات.
المراجع
- ^ أ ب ت ث ج "Speed and Velocity", www.mathsisfun.com, Retrieved 28-6-2021. Edited.
- ↑ "Speed & Velocity – Definitions, Formulas, Types, Differences, Problems", www.helpyoubetter.com, Retrieved 28-6-2021. Edited.
- ↑ "What is Velocity?", byjus.com, Retrieved 28-6-2021. Edited.
- ↑ "Speed and Velocity", www.physicsclassroom.com, Retrieved 28-6-2021. Edited.
