ما وحدة التسارع

متى يكون التسارع صفر

يشير تسارع الجسم إلى معدل تغير السرعة مع مرور الوقت، وإذا كانت السرعة تعبر عنها بـ v، والزمن بـ t والتسارع بـ a، فإن المعادلة a = dv / dt تعني أن التسارع يساوي تغير السرعة عبر الوقت. بمعنى آخر، عندما يكون معدل تغير السرعة يساوي الصفر، فإن التسارع يكون مساويا للصفر، وهذا يعني أن السرعة الحالية للجسم ثابتة.

متى يكون التسارع ثابت

يسمى التسارع الذي يتغير فيه الجسم سرعته بنفس المقدار كل ثانية بالتسارع الثابت؛ لأن السرعة تتغير بمقدار ثابت كل ثانية. وهناك اختلاف بين الجسم ذو التسارع الثابت والجسم ذو السرعة الثابتة. فإذا كان الجسم يغير سرعته بمقدار ثابت أو متغير، فهو جسم متسارع، وأما الجسم ذو السرعة الثابتة فلا يتسارع. ويساوي قانون التسارع السرعة على الزمن، ووحدات قياس التسارع هي متر/ثانية/ثانية، أو ميل/ساعة/ثانية، أو كيلومتر/ساعة/ثانية.

أنواع التسارع

• تسارع منتظم.
• تسارع غير منتظم.
• التسارع الإيجابي.
• التسارع السلبي.
• التسارع الصفري.

تسارع منتظم : يتسارع الجسم بوتيرة ثابتة إذا زادت سرعته، وهذا ينطبق على الحركة الحرة للجسم المتساقط، وعند رسم السرعة مقابل الزمن على الرسم البياني، يظهر خط مستقيم.

تسارع غير منتظم : يحدث التسارع غير المنتظم عندما يتغير سرعة الجسم واتجاه الحركة خلال فترات زمنية متساوية، ومثال على ذلك هو القيادة على طريق يشهد زيادة وانخفاضا متكررا في سرعة السيارة.

التسارع الإيجابي : يحدث ازدياد سرعة الجسم مع مرور الوقت، وسيكون للرسم البياني الذي يوضح العلاقة بين الزمن والسرعة ميل موجب.

التسارع السلبي : يحدث ذلك عندما يقل سرعة الجسم مع مرور الوقت، حيث يكون الرسم البياني للزمن والسرعة له اتجاها سلبيا.

التسارع الصفري : يحدث عندما يكون الجسم يسير بسرعة ثابتة أو عندما يكون الجسم في حالة الثبات، وستكون الرسم البياني بين الوقت والسرعة صفرا.

كيفية حساب التسارع

• حساب التسارع من القوة.
• حساب متوسط التسارع من سرعتين.

حساب التسارع من القوة :وفقا لقانون نيوتن الثاني للحركة، فإن الجسم يتسارع عندما تكون القوى المؤثرة عليه غير متوازنة، ويعتمد هذا التسارع على مجموع القوى المؤثرة وكتلة الجسم. ويمكن تمثيل قانون نيوتن بالمعادلة F = M×A، حيث F هي القوة الكلية المؤثرة، وM هي كتلة الجسم، وA هو تسارع الجسم. وباستخدام المعادلة، تكون الوحدات كالتالي: الكتلة بالكيلوجرامات، والقوة بالنيوتن، والتسارع بالمتر لكل ثانية مربعة. ولمعرفة كتلة جسم ما، نضعه على الميزان، وتتناسب القوة طرديا مع التسارع، وتتناسب الكتلة عكسيا مع التسارع. ويجب ملاحظة أن القوة تسبب تسارعا فقط في اتجاهها، ومثال على ذلك هو تسارع القارب شمالا بسرعة 2 م/ث عندما تهب الرياح بقوة 100 نيوتن في اتجاه الغرب، ولا تؤثر الرياح على حركة القارب شمالا. وبالتالي، يستمر القارب في التسارع شمالا بسرعة 2 م/ث.

حساب متوسط التسارع من سرعتين : يمكن حساب متوسط التسارع لجسم ما خلال فترة زمنية معينة بناء على سرعته السابقة واللاحقة في اتجاه معين باستخدام المعادلة A = V / T، حيث A هو متوسط التسارع و V هو معدل التغيير في السرعة و T هو الوقت المستغرق لحدوث ذلك التغيير.

التسارع اللحظي والتسارع المركزي

المقصود بالتسارع اللحظي هو المعدل الذي يغير فيه جسم ما سرعته في لحظة معينة في أي مكان على طول مساره ويمكن تعريفه بأنه متوسط التسارع عندما يقترب الفاصل الزمني من الصفر والفرق بينه وبين السرعة اللحظية أن السرعة اللحظية لا يمكن أن تكون سالبة أبداً فهي تقييس مدى سرعة واتجاه الجسم.

التسارع المركزي هو تغيير في السرعة، إما بشكل مقداري أو اتجاهي أو كلاهما، في حركة دائرية منتظمة، ويتغير اتجاه السرعة باستمرار على الرغم من أن مقدار السرعة قد يكون ثابتًا، ويكون التسارع المركزي أكبر عند السرعات العالية وفي المنحنيات الحادة، أي عندما يكون نصف القطر صغيرًا.

الفرق بين التسارع والسرعة

• التسارع هو معدل واتجاه حركة الجسم، بينما السرعة هي المعدل الزمني الذي يتحرك فيه الجسم على طول المسار، أي أن التسارع يشير إلى الاتجاه بينما السرعة تشير إلى القيمة العددية.
• على سبيل المثال 50 كم / ساعة يقصد بها سرعة السيارة على طول الطريق أما 50 كم / ساعة غرباً يقصد بها التسارع، ويتم حساب متوسط سرعة الجسم بقسمة المسافة المقطوعة غلى الوقت الذي استغرقه الجسم لقطع تلك المسافة ويمكن حسابها بطرق مختلفة اعتماداً على المعلومات المتوفرة حول حركة الجسم.
• التسارع هو كمية متجهة، بمعنى أنها تمتلك مقدارًا واتجاهًا، أما السرعة فهي كمية قياسية، بمعنى أنها تمتلك مقدارًا فقط.
• يُقيس التسارع الإزاحة، أي التغيير في الموضع مع مرور الوقت، بينما يقيس السرعة المسافة المقطونة خلال فترة زمنية محددة.
• تساوي معادلة التسارع الإزاحة / الوقت السرعة على أساس المسافة المقطوعة / الوقت.
• يحدث التسارع من سرعة حركة الجسم واتجاهه، والسرعة تحدث من تحرك الجسم.
• يمكن أن يكون التسارع إيجابيًا أو سلبيًا أو يساوي الصفر، بينما لا يمكن للسرعة أبدًا أن تساوي الصفر.