التسارع
يدرس علم الفيزياء كلّ ما له ارتباط وثيق بالمادة، وما نتج عنها من طاقةٍ وحركةٍ، ويدرس ظواهرها الطبيعيّة، وقواها الآليّة، فما دراسة العجلة أو التسارع إلاَّ واحدة من أهمّ مصادر الحركة التي تخضع لها حياتنا على هذا الكوكب. يُعرّف التسارع، أو كما يُعرَف في بعض البلدان العربيّة بالعجلة بعدّة تعريفات منها:
- حسب الميكانيكا الكلاسيكيّة: هو معدّل التغيّر في سرعة إحدى الأجسام المتّجهة وفق نسبة زمنيّة معيّنة، وقد تكون هذه القيمة إمّا موجبة، وإمّا سالبة، وإمّا صفر.
- حسب العجلة رياضيّاً: هو التغيّير الذي يطرأ على السرعة مع مرور الزمن، فإن كانت تُقاس السرعة بالمتر في الثّانية، فإنّنا نقيس التسارع بالمتر في الثّانية في الثانية، أي "متر/ ثانية/ ثانية".
حالات التسارع
إنّ للتسارع ثلاث حالات في تحديد قيمته، وهي:
- موجبة: وهي عندما يكون التسارع متّجهاً باتّجاه الحركة، فإنّ السرعة ستزداد مع مرور الزمن، أي إنّ السرعة عندما تكون خمسة أمتارٍ في الثّانية، وأيضاً التسارع يكون خمسة أمتارٍ في الثّانية، فإنّ السرعة ستصبح عشرة أمتارٍ في الثّانية وذلك بعد مرور ثانية واحدة، وستصبح خمسة عشر متراً في الثّانية بعد مرور ثانيتين.
- سالبة: وهي عندما تنخفض السرعة مع مرور الزمن، حيث تتباطأ السّرعة تدريجيّاً حتّى يتمّ التوقف النهائي، كمثال عليها كبح السيّارة؛ إذ إنّه يُصبح تسارعاً عكسياً، فعندما يتمّ الضغط على مكابح السيّارة فإنّ سرعتها تأخذ بالنقصان وذلك بمعدّلٍ ثابت، حتّى يتمّ التوقفّ النهائي.
- صفر: إنّه التسارع المعدوم، أيّ إنّ السرعة هنا لا تتغيّر مهما تغيّر الزمن، فهي منتظمة.
التسارع حسب المعادلة الرياضيّة
a = Δ v / t حيث تكون:
- a = تساوي التسارع أو العجلة.
- Δ v = تساوي فرق السرعة.
- t = تساوي الزمن.
فإنّ الوحدة التي يُقاس فيها التسارع هي: متر كلّ ثانيّة تربيع، والتي تُختصر بـ م/ث2. إذا أردنا أن نعيّين الزمن، فيجب استخدام هذه العلاقة: t = a / Δv. أمّا في حال أدرنا أن نعيّين المسافة، فيجب استخدام هذه العلاقة: x = vit + 1/2 a.t2؛ حيث تكون:
- s = تساوي المسافة .
- vi = تساوي السرعة الابتدائيّة.
التسارع حسب الفيزياء
حسب القانون الثّاني الذي وضعه نيوتن، فإنّ:
- m.a = تساوي F
- F/m = تساوي a
حيث تكون :
- F = تساوي المحصّلة للقوى التي تؤثّر على الجسم.
- M = تساوي كتلة هذا الجسم.
- A = تساوي التعجيل، ويكون هذا التعجيل إمّا موجباً وإشارته (+) وهي ما تعني التسارع، أو سالباً وإشارته (-) وهي ما تعني التباطؤ.
حيث يحصل التسارع عندما يكون التعجيل متجهاً نحو محصّلة القوى، أمّا التباطؤ فيحصل عندما يكون التعجيل متجهاً بجهة معاكسة لحركة القوى.