قوانين السُّرعة والتَّسارع
اكتشف العالم (جاليليو) مبدأ التَّسارع أو ما يُسمَّى بالعجلة؛ حيث كان قد اكتشف أنَّ الجسم المتدحرج تزيد سرعته بنفس المقدار في الفترات الزَّمنيَّة المتساويَّة، ولقد كان (جاليليو) يعتقد بأنَّ أيَّ جسمٍ ساقطٍ تزيدُ سرعته بنفس المقدار بعد كلِّ متر يقطعه، إلَّا أنَّه وبعد العديد من التجارب اتَّضح له بأنَّ سرعته تزداد بنفس المقدار بعد كل ثانيةٍ تمُرُّ، وبما أنَّ التسارع يعتمدُ بشكلٍ رئيسٍ على السرعة فإنّنا سنعرض هنا قوانين السرعة والتسارع وحالاتها.
قوانين السرعة
تُعرف السرعة بأنّها معدَّل تغيّرالمسافة بالنسبة للزمن، ووحدة السرعة: كيلومتر في الساعة أو متر/الثانية، وإمَّا أن تكون بحركةٍ منتظمة أو حركةٍ متغيّرة:
- قانون حساب السرعة بالنّسبة للحركة المستقيمة المنتظمة هو: السرعة = المسافة / الزمن.
- قانون حساب السرعة بالنّسبة للحركة المتغيرة بانتظام فهو: (التسارع*الزمن) + السرعة الابتدائيّة.
أنواع السُّرعة
- السُّرعة الّثابتة: وهي السُّرعة التي يقطع فيها الجسم إزاحاتٍ متساويةً في أزمنةٍ متساويةٍ.
- السُّرعة المُتغيِّرة: وهي السُّرعة التي يقطع فيها الجسم إزاحاتٍ مختلفةً في أزمنةٍ مختلفةٍ أيضاً.
- الُّسرعة المتجهة: وهي المسافة التي يقطعها الجسم في وحدة الزمن وهي عبارةٌ عن قيمةٍ متجهةٍ، أي أن تسيرُ باتجاهٍ معيَّنٍ، وهذه خاصيَّةٌ مهمَّةٌ للسُّرعة، ولهذه السرعة أنواعٌ تعرف كالآتي:
- الُّسرعة الخطيَّة = المسافة/الزمن. ووحدتها (متر/الثانية)أو(ميل/الثانية).
- الُّسرعة الزَّاويَّة أو السُّرعة الدَّورانيَّة، ووحدتها :عدد دورات/الزمن ، (دورة/ث).
قوانين التّسارع
يُعرف التسارع بأنَّه معدل تغيّر السرعة المتَّجهة بالنسبة للزَّمن؛ فإذا كانت السرعة تقاس بالمتر في الثانية فإن التسارع يقاس بالمتر في الثانية في الثانية ، أي متر/ثانية/ثانية:(م/ث²)، وقد تكون قيمته موجبةً أوسالبةً أوصفراً، وفقاً للأحوال الآتية:
- موجباً: حينما يكون اتِّجاه التَّسارع في نفس اتّجاه الحركة، فتزداد السُّرعة مع ازدياد الزمن، فمثلاً : إذا كانت السرعة 5 متر/ثانية والتسارع 5 متر /ثانية. فالسرعة ستصبح بعد مرور 1 ثانية مساوية 10 متر/الثانية وبعد ثانيتين تصبح 15 متر/الثانية.
- سالباً: يُسمّى بالتسارع العكسيِّ، ويلاحظ حدوثُ هذا التَّسارع العكسي عند كبح السيارة، مثل القيام بالضغط على دوَّاسة المكابح في السيارة فتتباطأ سرعة السيارة بمعدلٍ ثابتٍ حتَّى تتوقف، ويتلخَّصُ ذلك بانخفاض السُّرعة مع الزمن.
- التسارع المعدوم، ويساوي صفراً : أي إنَّ السرعة منتظمة ولا تتأثَّرُ مع مرور الزمن.
تسارع الجاذبية الأرضية
يُعدُّ تسارع سقوط الأجسام تحت تأثير الجاذبية من أهمَِّ الأدلّة على التسارع، فمثلاً: إذا تركنا جسما ليسقط بشكل حرٍ على الأرض من ارتفاعٍ ما، فإنَّ سرعته لحظة تركك له تساوي صفراً، إلَّا أنَّه يصل إلى الأرض بسرعة تزيد على الصفر، فكلّما ازداد الزمن الذي يمرُّ أثناء سقوط الجسم تزداد سرعته، وذلك بإهمال مقاومة الهواء، ولقد تمّ اعتماد تسارع الجاذبية الأرضية بأنَّ قيمته تساوي 9.8 م/ث².