تعريف السرعة وانواعها

تعريف السرعة 

السرعة هي المسافة التي يتم قطعها خلال وحدة زمنية ، وتُقاس السرعة على أنها نسبة المسافة إلى الوقت الذي تم فيه قطع المسافة ، والسرعة هي كمية عددية لأنها لها اتجاه فقط وليس لها حجم ، وتزداد سرعة الجسم مع انخفاض الوقت ليغطي نفس المسافة ، وتتناسب سرعة الجسم عكسياً مع الوقت ، تزداد سرعة الجسم بزيادة المسافة المغطاه في وقت ثابت ، وتتناسب سرعة الجسم طرديًا مع المسافة المغطاه.

أنواع السرعة

السرعة المنتظمة

إذا قطع الجسم مسافات متساوية في فترات زمنية متساوية، فإن لديه سرعة موحدة سواء كانت الفترة الزمنية قصيرة أم طويلة.

في المعادلة S=vt، يمثل v متوسط سرعة الجسم خلال الزمن t، وذلك لأن سرعة الجسم قد تتغير خلال فترة الزمن t، ولكن إذا كانت سرعة الجسم ثابتة ولها نفس القيمة، فإن الجسم يمتلك سرعة موحدة.

السرعة المتغيرة أو السرعة غير المنتظمة

يُعتبر الجسم يتحرك بسرعة متغيرة إذا قطع مسافات مختلفة في نفس الفترة الزمنية، ويمكن أن يتغير اتجاه الحركة أو السرعة أو كليهما مع مرور الوقت.

مثلاً، إذا كان جسم يدور حول دائرة بسرعة ثابتة، فسرعته ستتغير لأن اتجاهه يتغير مع الحركة.

السرعة المتوسطة

من الصعب تحديد كمية السرعة المتقطعة للجسم، لذلك نستخدم المتوسط السرعة ويمكن تعريف السرعة المتوسطة على أنها المسافة الإجمالية التي يقطعها الجسم المتحرك مقسومة على الوقت الإجمالي المستغرق لقطع هذه المسافة

يشير متوسط السرعة إلى السرعة التي يتحرك بها الجسم المتحرك لتغطية نفس المسافة في نفس الفترة الزمنية.

عندما تكون متوسط سرعة جسم متحرك مساوية للسرعة العادية، فإن الحركة تصف بأنها حركة منتظمة، وعندما لا تكون متوسط سرعة جسم متحرك مساوية للسرعة العادية، فإن ذلك يصف بأنه حركة غير منتظمة.

تعريف السرعة اللحظية 

هناك اختلاف بين السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية، إذ تعني السرعة اللحظية سرعة الجسم في أي لحظة زمنية عندما يتحرك بسرعة متغيرة، على سبيل المثال، إذا كانت لدى راكب الطائرة سرعة لحظية تبلغ 0.03 م/ث في لحظة معينة، فإن سرعته الفورية في ذلك الوقت تكون 3.0 م/ث 

أو لنفترض أن سرعتك اللحظية خلال رحلة تسوق وصلت إلى 40 كم/ساعة في اتجاه الشمال، فسيكون مقدار سرعتك اللحظية في ذلك الوقت 40 كم/ساعة أيضاً، ولكن بدون اتجاه محدد.

تعريف السرعة المتجهة

 تدرك السرعة الاتجاه، فعند تقييم سرعة جسم ما، يجب مراعاة الاتجاه، وعند القول بأن سرعة جسم ما تبلغ 55 ميل/ساعة، لا يكون ذلك كافيًا، ويجب أن تتضمن المعلومات الاتجاه لوصف سرعة الجسم بشكل كامل.

على سبيل المثال ، يجب أن تصف سرعة جسم ما على أنه 44 ميل / ساعة غربا ، ويمكن معرفة اتجاه السرعة فهو نفس اتجاه تحرك الجسم ، ولا يهم ما إذا كان الجسم سريع او بطئ ، فإذا كان جسم ما يتحرك إلى اليمين ، فإن سرعته توصف بأنها في اتجاه اليمين ، إذا كان جسم ما يتحرك لأسفل ، فإن سرعته توصف بأنها لأسفل. 

عند البحث عن السرعة المتجهة النسبية، ستجد أنها يمكن أن تكون إيجابية أو سالبة أو صفرية، وستكون إيجابية إذا كانت الإزاحة إيجابية (أي عندما يتحرك الجسم في اتجاه زيادة تنسيق الموضع) وستكون سالبة إذا كانت الإزاحة سالبة

يتميز الفرق بين السرعة المتوسطة والسرعة المتوجهة المتوسطة بأن السرعة المتوسطة تقيس متوسط السرعة، بينما السرعة المتوجهة المتوسطة تحسب متوسط اتجاه السرعة

تعريف التسارع

التسارع هو الاسم الذي نطلقه على أي عملية تتغير فيها السرعة ،  ونظرًا لأن السرعة هي سرعة واتجاه ، فهناك طريقتان فقط يمكنك من خلالها زيادة السرعة: تغيير سرعتك أو تغيير اتجاهك أو تغيير كليهما ، إذا كنت لا تغير سرعتك ولا تغير اتجاهك ، فسوف يمكنك التسارع بغض النظر عن السرعة التي تسير بها .

يتسارع الطائرة النفاثة التي تتحرك بسرعة ثابتة تبلغ 800 ميل في الساعة على طول خط مستقيم بتسارع صفري، على الرغم من أن الطائرة تتحرك بسرعة كبيرة، لأن السرعة لا تتغير، وعندما تهبط الطائرة وتتوقف بسرعة، فإنها ستتسارع لأن السرعة تغيرت.

قياس السرعة

تختلف أساليب قياس السرعة عن أساليب قياس التسارع، وبالتالي تختلف قوانين السرعة والتسارع، ومن خلال قياس السرعة يمكننا معرفة مدى سرعة سفر شيء ما أو شخص ما، ويمكن حساب المتوسط لسرعة جسم ما إذا كنت تعرف المسافة المقطوعة والزمن المستغرق، ويمكن قياس السرعة عن طريق التوصل إلى توقعات منطقية والتقدير

معادلة السرعة

قانون السرعة هو : يتم حساب السرعة عن طريق قسمة المسافة على الوقت، ولمعرفة وحدات السرعة، يجب معرفة وحدات المسافة والوقت

في هذا المثال، يتم قياس المسافة بالأمتار (م) والزمن بالثواني (ثوانٍ)، وبالتالي فإن الوحدات ستكون بالأمتار في الثانية (م/ث) .

يمكن إعادة ترتيب سرعة الصيغة = المسافة ÷ الوقت ، تمامًا مثل أي معادلة أخرى ، ويمكن إعادة ترتيب الصيغة بثلاث طرق وهي:

• السرعة = المسافة ÷ الوقت
• المسافة = السرعة × الوقت
• الوقت = المسافة ÷ السرعة

لحساب أحد المتغيرات (السرعة أو المسافة أو الوقت) نحتاج إلى المتغيرين الآخرين ، على سبيل المثال ، لإيجاد الوقت المستغرق للقيام برحلة ، نحتاج إلى طول الرحلة وسرعة السفر.

وحدة السرعة

السرعة هي المعدل الذي يتغير به موضع الجسم، ويتم قياسها بالأمتار في الثانية. على سبيل المثال، إذا بدأ شيء ما من الثبات ثم تحرك ثلاثة أمتار في ثلاث ثوانٍ، فإن سرعته تكون مترًا واحدًا في الثانية.

ووحدات السرعة الأكثر شيوعًا هي متر في الثانية (م / ث) ، كيلومتر في الساعة (كم / ساعة) وأميال في الساعة (ميل / ساعة) ، فعندما تقاس المسافة بالمتر والوقت يقاس بالثانية ، تكون وحدة قياس السرعة (م / ث) ، وعندما تقاس المسافة بالكيلومتر ويقاس الوقت بالساعة ، ولذلك تكون وحدة قياس السرعة (كم / ساعة).

حساب سرعة السيارة

لقياس السرعة في المركبات ، يتم استخدام عدادات السرعة ، و لقياس المسافة المقطوعة تستخدم عدادات المسافات ، ففي رحلة السيارة النموذجية ستتغير سرعة السيارة ، والمسافة تكون مقسومة على الوقت وتحسب متوسط ​​سرعة السيارة.

مثال

تقطع السيارة مسافة 120 ميل في 2 ساعة و30 دقيقة، ويبلغ متوسط سرعتها ما يعادل م / س.

وحدة السرعة هي الأميال في الساعة لذلك يجب أن يتم تحديد الوقت بالساعات.

هناك 60 دقيقة في الساعة الواحدة، و30 دقيقة في النصف ساعة.

الوقت الإجمالي للرحلة 2.5 ساعة.

متوسط ​​السرعة 48 ميلا في الساعة.

يمكن إعادة ترتيب معادلة السرعة لحساب المسافة المقطوعة أو الوقت المستغرق.