نقول عن الجسم بأنه يتسارع إذا؟ وما هي قوانين التسارع في الفيزياء؟ بالنظر في كتب الفيزياء نجد أنه كان هُناك تغير في أحد شقي القانون الأساسي لحساب التسارع،حيث يُعتبر التسارع أحد أبرز القوانين الفيزيائية التي اهتم بها العالم نيوتن، حيث وصف علاقة التسارع بالنسبة للسُرعة والقوة لأن هُناك تأثيرًا تفاعليًا بينهما، ووضع لها قانونًا خاصًا لحسابها.
نقول عن الجسم بأنه يتسارع إذا
التسارع هو المعيار الرئيسي الذي يحكم حركة الأجسام المادية، والمفهوم الأساسي الذي تقوم عليه فيزياء نيوتن، بالرغم من ذلك تُستبدل بفيزياء الكم خاصةً في نظريات الأجسام الذرية، حيث إنها أفضل في حالة الأجسام الكبيرة.
التسارع من النظريات التي تتعلق بالعديد من المفاهيم الأخرى الفيزيائية، مثل “المسافة، والسرعة، والإزاحة والسرعة المُتجهة”، فالتسارع شأنه شأن كافة المفاهيم السابقة في كونه مُتجهًا.
تعريف التسارع هو الكمية الفيزيائية التي تدل على المُعدل الزمني للتغيير في السُرعة، وهُناك الكثير من القوانين تدور حول التسارع، ونقول عن الجسم بأنه يتسارع إذا كان هُناك تغيير في السُرعة سواء بالزيادة أو النُقصان، أو في حالة زيادة مُعدل سُرعة الجسم المُتجهة.
1- متى يكون التسارع صفر؟
التسارع هو المُعدل الزمني للتغير في السرعة والذي يُشير إليه بالرمز “a”، وإذا كان الرمز “v” يُشير إلى السُرعة، والرمز “t” يُشير إلى الزمن، فيكون قانون التسارع حينئذٍ:
“التسارع يُساوي مُعدل التغير في السُرعة بالنسبة إلى مُعدل التغير في الزمن”، “a=dv/dt” ويكون التسارع مُساويًا للصفر إذا كان مُعدل التغير في السُرعة يساوي صفر “dv=0″، أي عندما يكون الجسم ثابتًا.
2- متى يكون التسارع ثابت؟
يكون التسارع ثابتًا في حالة تغيير الجسم سُرعته بمقدار مُنتظم خلال الثانية، حيث إن السُرعة تزداد أو تقل بمقدار ثابت كُل فترة مُنتظمة ولتكن خلال الثانية مثلًا، ويجب مُراعاة الفارق بين الجسم ثابت التسارع والجسم ثابت السُرعة، فالجسم الذي تكون سُرعته ثابتة لا يُعد مُتسارعًا.
اقرأ أيضًا: ترتيب سلسلة مملكة البلاغة
أنواع التسارع
نقول عن الجسم بأنه يتسارع إذا تغيرت السُرعة وتغير اتجاهها، ومن هنا يُمكننا التعرف على أنواع التسارع بالنسبة إلى تغيرات السُرعة المُختلفة من خلال ما يأتي:
1- أنواع التسارع بالنسبة للقيمة
هُناك أنواع كثيرة من التسارع تختلف حسب قيمته، ونتعرف عليها من خلال النقاط التالية:
- تسارع مُنتظم: عبارة عن الجسم الذي يتحرك بسُرعة مُنتظمة أي تزداد بمُعدل ثابت، ولا ينتج عنها تغيير في مُعدل التسارع، مثل: حركة الجسم المُتساقط والذي يُمكن تمثيله على الرسم البياني بشكل خط مُستقيم.
- تسارع غير مُنتظم: يحدث نتيجة التغير في سُرعة الجسم والسُرعة المُتجهة على مدار أزمنة مُتساوية، مثل: قيادة السيارة حيث تزداد سُرعة السيارة وتقل باستمرار.
- تسارع إيجابي: وذلك في حالة زيادة سُرعة الجسم بمرور الزمن، ويُمكن تمثيله على الرسم البياني بحيث يكون له ميل نحو الموجب.
- تسارع سلبي: إذا كانت السُرعة تقل مع مرور الزمن، ويكون التمثيل البياني له ميل نحو السالب.
- تسارع صفري: يحدث في حالة السُرعة الثابتة أو إذا كان الجسم ساكنًا، والتمثيل البياني له يكون صفر.
2- أنواع التسارع حسب المنشأ
لا يقتصر التسارع على قيمة السرعة فقط بل يتأثر باتجاهها أيضًا، لذا كان لا بُد من تقسيم أنواعه إلى اثنين، وتُعرف أنواع التسارُع حسب المنشأ بأنها التغير في السُرعة بالنسبة للقيمة أو الاتجاه، والتي يُمكن تصنيفها إلى نوعين نوضحهُما من خلال الجدول التالي:
| التسارع الماسي “العرضي” | يكون التسارع العرضي مسؤولًا عن التغير الحادث في قيمة السُرعة |
| التسارع المركزي | يُعد مسؤولًا عن التغير في اتجاه السُرعة |
أنواع الحركة
بعد التعرف على أنواع التسارع حسب المنشأ يجب التعرف على أنواع الحركة التي يسير بها كُل من التسارع الماسي والدائري، والتي يُمكن توضيحها من خلال ما يأتي:
- الحركة المُستقيمة: يكون التسارع المركزي للجسم هُنا مساويًا للصفر، حيث لا يوجد أي تغير في اتجاه السُرعة وبالرغم من تغير مقدارها المُستمر إلا أن الاتجاه يظل ثابتًا ويكون مُعتمدًا على التسارع الماسي.
- الحركة الدائرية: لا يساوي التسارع المركزي فيها الصفر، وتتمثل في الحركة المُنحنية أو المائلة والتي تُشبه الدائرة حسب نصف القُطر للطريق سواء كان ثابتًا أو مُتغيرًا، وأحيانًا ما تكون قيمة السرعة مُتغيرة وأحيانًا أخرى ثابتة وذلك اعتمادًا على التسارع الماسي.
اقرأ أيضًا: خواص الشكل الرباعي الغير منتظم مع ذكر أمثلة
كيفية حساب التسارع
وضع العُلماء الكثير من القوانين يُمكن من خلالها حساب السُرعة، حيث إنها تُعد إجابة واضحة للسؤال نقول عن الجسم بأنه يتسارع إذا تم تغيير أي من أطراف القوانين الموضوعة، فيكون لها تأثير على قيمة التسارع، وهُناك قانونان رئيسيان لحساب التسارع، هُما:
1- حساب التسارع من القوة
يُمكن حساب التسارع من خلال الرجوع إلى القانون الثاني لنيوتن، والذي ينص على أن هُناك علاقة بين التسارع وقوة الجسم، فالقوة غير المتوازنة التي تؤثر على الجسم تدل على تسارعه، ويكون هذا التسارع مُعتمدًا على مجموعة القوى يتأثر بها الجسم بالإضافة إلى كُتلته.
على هذا يكون القانون كالتالي: “F=M*A”، فإن “F” تدل على مجموع القوى التي تؤثر على الجسم، و”M” تدل على كُتلة الجسم، و “A” هو مُعدل التسارع للجسم.
إن القوة تتناسب عكسيًا مع التسارع وفي تلك الحالة كُلما زادت قوى الجسم زاد تسارعه، وتتناسب الكُتلة طرديًا مع التسارع فكُلما زادت كُتلة الجسم قل تسارعه، كما يُمكننا أن نقول عن الجسم بأنه يتسارع إذا أثرت عليه قوة خارجية غير متوازنة.
كما يُمكننا توضيح العلاقة بين التسارع وكُل من الكُتلة والقوة من خلال ذكر أحد الأمثلة التوضيحية وهو “إذا كان هُناك قوة مقدارها 20 نيوتن تؤثر على جسم ما كُتلته 4 كيلوجرام، فما هو مُعدل تسارع الجسم؟ الإجابة من خلال وضع القانون “A=F/M” فالنتيجة: “A=20/4=5 m/s2”.
اقرأ أيضًا: هل تعلم عن العلوم والتكنولوجيا للإذاعة المدرسية
2- حساب التسارع بالنسبة إلى السرعة
هُناك علاقة أكيدة بين السرعة والتسارع، فكُلٍ منهما يؤثر ويتأثر بالآخر، ويُمكن معرفة كيفية حساب تسارع الجسم من خلال مُلاحظة قيمة السُرعة واتجاهها بالنسبة للزمن، فيكون القانون يُساوي “A=V/t”، فـ “A” هو مُعدل التغير في التسارع، و”V” مُعدل التغير في السُرعة، و”t” الزمن الذي يستغرقه الجسم لإحداث تغيير.
من المعروف أن معدل التسارع يمكن احتسابه بأحد قوانين الفيزياء، والتي تختص بحركة الأجسام، كما أن قياس التسارع يدخل في الكثير من التطبيقات العملية الهامة أبرزها وسائل النقل.
تابعنا على جوجل نيوز