شرح قانون التسارع

يُعرف التسارع أيضًا في بعض البلدان العربية باسم `العجلة`، وهو في الميكانيكا الكلاسيكية معدل تغير السرعة المتجهة بالنسبة للزمن، وقد تكون قيمته إيجابية أو سالبة أو صفر .

معلومات عن التسارع
التسارع أو العجلة ، والذي يدرس في علم الفيزياء ليربط كل ماله ارتباط وثيق بالمادة ، وما نتج عنها من طاقةٍ وحركةٍ ، كما يدرس مدى ظواهرها الطبيعية ، وقواها الآلية . فالتسارع أو العجلة هي واحدة من أهم مصادر الحركة الخاضعة لحياتنا على هذا الكوكب . هناك عدة تعاريف للتسارع أو العجلة ، منها :

حسب التسارع رياضياً : تعتمد قياس التسارع على التغير الذي يحدث في السرعة مع مرور الوقت، حيث يتم قياس السرعة بالأمتار في الثانية، أما قياس التسارع فيصبح بالأمتار في الثانية في الثانية، أي “متر/ثانية/ثانية .

أما حسب الميكانيكا الكلاسيكية : يتم حساب معدل التغير في سرعة الجسم المتجه وفقاً لنسبة زمنية محددة، ويمكن أن تكون هذه القيمة إيجابية أو سالبة أو صفر .

حالات التسارع
هناك ثلاث حالات للتسارع في تحديد قيمتها ، وهي :
القيمة الموجبة : وهي عندما يكون التسارع متجهاً باتجاه الحركة ، فإن السرعة ستزداد مع مرور الزمن ، أي إن السرعة عندما تكون خمسة أمتارٍ في الثانية ، وأيضاً التسارع يكون خمسة أمتارٍ في الثانية ، فإن السرعة ستصبح عشرة أمتارٍ في الثانية وذلك بعد مرور ثانية واحدة فقط ، لتصبح خمسة عشر متراً في الثانية بعد مرور ثانيتين .

القيمة السالبة: تنخفض السرعة تدريجيًا مع مرور الوقت حتى يتم التوقف النهائي، كمثال على ذلك، عندما يتم تباطؤ السرعة في كبح السيارة، فإنه يتغير ليصبح تسارعًا عكسيًا، فعند الضغط على المكابح، تنخفض سرعة السيارة بمعدل ثابت حتى يتم التوقف النهائي .

الصفر : في الحركة الصفراء، يكون التسارع معدومًا، ويكون السرعة هنا ثابتة بمعنى أنها لا تتغير بغض النظر عن تغير الزمن .

التسارع حسب المعادلة الرياضية
a = Δ v / t ، بمعنى :
a = هي التي تساوي التسارع أو العجلة .
Δ v = تساوي فرق السرعة .
t = تساوي الزمن .

الوحدة التي يقاس فيها التسارع أو العجلة هي : تُعرَف وحدة قياس السرعة بمتر لكل ثانية مربع، وتُختصر بـم/ث². وإذا أردنا حساب الزمن، يجب استخدام العلاقة التالية: t = a / Δv. وإذا أردنا حساب المسافة، يجب استخدام العلاقة التالية: x = vit + 1/2 a.t²؛ حيث تكون:

التسارع حسب الفيزياء
حسب القانون الثاني الذي وضعه نيوتن ، فإن:
m .a = تساوي F
F/m = تساوي a

حيث تكون :
F = تساوي المحصلة للقوى التي تؤثر على الجسم .
M = تساوي كتلة هذا الجسم .
A تساوي التعجيل، ويكون هذا التعجيل إما موجبا وإشارته (+) وتعني التسارع، أو سالبا وإشارته (-) وتعني التباطؤ .
ندرك من ذلك أن التسارع يحدث عندما يتجه الجسم بسرعة نحو اتجاه محور القوة، بينما يحدث التباطؤ عندما يتجه الجسم بسرعة في اتجاه معاكس لحركة القوة .

قانون التسارع
كما ذُكر سابقًا، يُعرف التسارع أو العجلة على أنه التغير في السرعة المتجهة مقسومة على الزمن اللازم لحدوث هذا التغيير، ويتم تمثيل ذلك بقانون التسارع
التسارع (ت) يساوي السرعة النهائية (ع_ع) مقسومة على الزمن
وحدة قياس التسارع في النظام الدولي (متر في الثانية المربعة)
– قد يكون التسارع موجباً : يعني ذلك أن السرعة تزيد بمعدل محدد في كل ثانية .

مثال : تسارع = +5 م / ث2 .
ويعني هذا المثال : تزيد سرعة الجسم بمقدار 5 متر في الثانية خلال الحركة .

– وقد يكون ذو قيمة سالبة : وهذا يعني أن السرعة تقل بمقدار محدد في كل ثانية .

مثال : تسارع = -3 م / ث2
ويعني هذا المثال : تنقص سرعة الجسم بمقدار (3م/ث) في كل ثانية من الحركة، ويُعرف هذا التغير السلبي في السرعة بالتباطؤ أو التسارع السالب .

يمكن أن يكون معدل التسارع يساوي الصفر عندما تكون السرعة ثابتة .