شرح قانون التسارع

التسارع والذي يعرف أيضاً في بعض البلاد العربية بإسم “العجلة” ، وهو في الميكانيكا الكلاسيكية بإعتباره معدل تغير السرعة المتجهة بالنسبة للزمن ، وقد تكون قيمته إما قيمة موجبة أو قيمة 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 : بإعتباره التغيير الذي يطرأ على السرعة مع مرور الزمن ، فإن كانت تقاس السرعة بالمتر في الثانية ، فإن قياس التسارع يصبح بالمتر في الثانية في الثانية ، أي “متر/ ثانية/ ثانية” .
أما حسب الميكانيكا الكلاسيكية : فيتم إعتباره معدل التغير في سرعة إحدى الأجسام المتجهة وفق نسبة زمنية معينة ، وقد تكون هذه القيمة إما قيمة موجبة ، وإما قيمة سالبة ، وإما 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: وهي حينما تنخفض السرعة مع مرور الزمن ، حيث تتباطأ السرعة تدريجياً حتى يتم التوقف النهائي ، كمثال عليها في كبح السيارة ؛ إذ إنه يتغير لتسارعاً عكسياً ، فعندما يتم الضغط على مكابح السيارة فإن سرعتها تأخذ بالنقصان وذلك بمعدلٍ ثابت ، حتى يتم التوقف النهائي .
الصفر : وفي الصفر يكون التسارع معدوماً ، أي إن السرعة هنا لا تتغير مهما تغير الزمن ، فهي سرعة منتظمة .
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 : متر كل ثانية تربيع ، والتي تختصر بـ م/ث2 . إذا أردنا أن نعيين الزمن ، فيجب استخدام هذه العلاقة: t = a / Δv . أما في حال أدرنا أن نعيين المسافة ، فيجب استخدام هذه العلاقة: 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 موجباً وإشارته (+) وهي ما تعني التسارع ، أو سالباً وإشارته (-) وهي ما تعني التباطؤ .
وبذلك نعلم أن التسارع يحصل عندما يحدث التعجيل متجهاً نحو محصلة القوى ، إلا أن التباطؤ فإنه يحصل عندما يكون التعجيل متجهاً بجهة معاكسة لحركة القوى .
قانون التسارع
وكما ذكرنا فإن التسارع أو العجلة هو التغير في السرعه المتجه مقسوما على الزمن اللازم لهذا التغيير . وقانون التسارع هو :
التسارع ( ت ) = السرعه النهائية ( ع _ ع ) ÷ الزمن
وحدة قياس التسارع في النظام الدولي ( م / ث2)
– قد يكون التسارع موجباً : اي ان السرعة تزداد بمقدار معين في كل ثانية .
مثال : تسارع = +5 م / ث2 .
ويعني هذا المثال : أن سرعة الجسم تزداد بمقدار (5 م / ث) أي في كل ثانية من الحركة .
– وقد يكون ذو قيمة سالبة : أي أن السرعة تنقص بمقدار معين في كل ثانية .
مثال : تسارع = -3 م / ث2
ويعني هذا المثال : أن سرعة الجسم تنقص بمقدار (3م / ث) أي في كل ثانية من الحركة ويسمى التسارع السالب في بعض الأحيان بـ التباطؤ .
– وقد يكون التسارع مساوي للصفر (= صفراً ) وذلك عندما تكون السرعة ثابتة .