المقدمة:

هل سبق لك أن تساءلت كيف يتساقط الأشياء من السماء بسرعة، أو كيف يمكن قياس سرعتها وتسارعها بدقة؟ في هذا المقال، سنغوص في عالم حول السرعة الاتجاهية والتسارع عندما يتعلق الأمر بالأشياء المتساقطة. سواء كانت ريشة تتدلى بأناقة أثناء هبوطها أو صخرة تنخرط نحو الأرض، فإن فهم هذه المفاهيم أمر ضروري في الفيزياء وحياتنا اليومية. استعد لاكتشاف أسرار سرعة الأشياء المتساقطة!

عناصر المقالة:

1.      السرعة المتجهة:

2.      التسارع:

3.      حساب التسارع:

4.      الرسم البياني للسرعة:

5.       الختام:

السرعة المتجهة:

افترض أنك تمشي بسرعة ثابتة في شارع ما متجهًا شمالاً. وعند تقاطع طرق توجهت نحو الشرق وبدأت السير بالسرعة نفسها، كما في الشكل 3. لقد تغيرت حركتك رغم أنَّ سرعتك بقيت قيمتها ثابتة. لكي تصف حركتك بصورة كاملة، عليك أن تحدد السرعة التي كنت تسير بها، وكذلك اتجاه حركتك. السرعة المتجهة للجسم ما هي مقدار سرعة ذلك الجسم واتجاه حركته. وبذلك تتغير السرعة المتجهة لجسم ما إذا تغير مقدار سرعته، أو تغير اتجاه حركته أو كلاهما.

 التسارع:

عند قمة منحدر يكون المتزلج في حالة سكون، أي أنَّ سرعته صفر. وعند النزول تزداد سرعته أكثر فأكثر. ولو كان المنحدر أكثر مَيلاً فإن سرعته سوف تتزايد بمعدل أكبر. كيف تصف تغير السرعة في هذه الحالة؟ وكما أنَّ السرعة تصف تغير المسافة مع الزمن فإن التسارع يصف كيف تتغير السرعة مع الزمن. التسارع هو التغير في السرعة المتجهة مقسومًا على الزمن اللازم لهذا التغير. يبين الشكل 4 أمثلة على التسارع عندما يتغير مقدار السرعة، بينما يبقى اتجاه الحركة ثابتًا. ولتحديد اتجاه التسارع نأخذ بالاعتبار ما يحدث للسرعة؛ فإذا كانت السرعة تتزايد فالتسارع في اتجاه السرعة، وإذا كانت تتناقص فالتسارع في عكس اتجاه السرعة.

صف طريقتين تتغير فيهما حركة جسم عندما يتسارع.

حساب التسارع:

إذا تغيرت سرعة الجسم ولم يتغير اتجاه حركته فإنه يمكن حساب تسارعه من المعادلة التالية:

الرسم البياني للسرعة:

 هل سبق أن ركبتَ العربة التي تتحرك على طريق متعرج في مدينة الألعاب؟ تخيل نفسك في هذه العربة وهي تهبط بك من قمة تل في السكة التي تسير عليها العربة، ثم عبر مسار أفقي مستقيم، ثم تصعد تلًّا آخر في الجهة المقابلة. فإذا أردت أن تمثل سرعتك بيانيًّا، أي توضح كيف تتغير سرعتك مع الزمن خلال الحركة، فإنها ستبدو مثل الرسم الموضح في الشكل 5ب. عند النزول تزداد سرعتك مع الزمن، كما يبين ذلك الجزء «أ » من الرسم. يرتفع الخط البياني عندما يكون التسارع في اتجاه الحركة. عندما تسير عبر المسار الأفقي المستقيم فإن سرعتك تكون ثابتة، وسيكون خط السرعة أفقيًّا، كما في الجزء «ب » من الرسم. يبين الخط الأفقي أن التسارع يساوي صفرًا؛ لأنَّ السرعة لا تتغير بمرور الزمن. أما في الجانب المقابل عندما تصعد التَّلَّ فإن سرعتك سوف تتناقص، كما هو مبين في الجزء «ج » من الرسم.

الختام:

1.      في عالم الحركة والتسارع، ندرك أهمية فهم كيف يتسارع الأشياء وكيف يتغير الحركة بمرور الوقت. من السرعة المتجهة إلى التسارع، يكمن في هذه المفاهيم الأساسية جوهر الفهم لحركة الأشياء من حولنا.

2.      عندما نلقي نظرة على العالم من حولنا، ندرك أن كل شيء يتحرك ويتفاعل وفقًا لقوانين الفيزياء. فمن خلال تحليل حركة الأشياء المتساقطة، نكتشف الأسرار الكامنة في كيفية تفاعلها مع قوى الجاذبية وكيف يتغير حالها مع الزمن.

3.      لنحتفل بجمال العلم والفهم، ولنواصل الاكتشاف في عالم الفيزياء، حيث تظل الحركة والتسارع جوانب مثيرة ومحفزة لفهمنا لعمق الكون وتفاعلاته. إلى المزيد من الاستكشاف والتعلم، دعونا نستمر في رحلتنا المثيرة عبر علم الحركة والسرعة!!

قم بتنفيذ التجربة بنفسك من خلال منصة ڤلابي لمعامل العلوم الافتراضية