فسر إذا طارت طائرة بسرعه ثابتة مقدارها ٥٠٠كم/ساعه فهل يمكن اعتبارها تتسارع.
الإجابة الصحيحة هي : نعم إذا قامت بتغيير اتجاهها.
يشير مفهوم التسارع في الفيزياء إلى معدل تغير السرعة بمرور الوقت. وقد يبدو من البديهي أن الطائرة التي تتحرك بسرعة ثابتة لا تتسارع، إلا أن الواقع الفيزيائي أكثر تعقيدًا. في هذه المقالة، سوف نستكشف ما إذا كان بالإمكان اعتبار الطائرة التي تطير بسرعة ثابتة متسارعة أم لا، مع التركيز على المفاهيم الأساسية للتسارع والسرعة.
التسارع مقابل السرعة
التسارع: هو معدل تغير السرعة في كل وحدة زمنية، ويتم قياسه بالمتر في الثانية المربعة (متر/ثانية²).
السرعة: هي معدل تغير المسافة في كل وحدة زمنية، ويتم قياسها بالمتر في الثانية (متر/ثانية).
وحدة التسارع والسرعة مختلفة تمامًا. ففي حين أن التسارع يقيس معدل تغير السرعة، فإن السرعة تقيس مقدار الحركة في اتجاه معين.
السرعة الثابتة لا تعني بالضرورة عدم التسارع
قد يبدو صحيحًا أن الطائرة التي تطير بسرعة ثابتة لا تتسارع، ولكن هذا ليس صحيحًا دائمًا. فالتسارع هو متجه، أي أنه يتميز بالاتجاه والحجم، في حين أن السرعة هي كمية قياسية. على سبيل المثال، إذا كانت طائرة تطير في دائرة بسرعة ثابتة، فإنها تتسارع نحو مركز الدائرة. ويرجع ذلك إلى أن اتجاه سرعتها يتغير باستمرار، حتى لو كان حجمها (سرعتها) ثابتًا.
تطبيقات في العالم الحقيقي
طائرات تتسارع عند السرعة الثابتة: على الرغم من أن الطائرة التي تطير في خط مستقيم بسرعة ثابتة لا تتسارع في اتجاه حركتها، إلا أنها قد تتسارع في اتجاهات أخرى. على سبيل المثال، إذا كانت الطائرة تميل عند المنعطف، فإنها تتسارع نحو مركز المنحنى.
الأجسام المتحركة في مسار دائري: كل جسم يتحرك في مسار دائري يتسارع، حتى لو كانت سرعته ثابتة. ويرجع ذلك إلى أن اتجاه سرعته يتغير باستمرار.
الحركة التوافقية البسيطة: الأشياء التي تتأرجح أو تهتز في حركة توافقية بسيطة تتسارع، حتى لو كانت سرعتها اللحظية تساوي صفرًا في بعض النقاط.
أنواع التسارع
هناك نوعان رئيسيان من التسارع:
التسارع الخطي: هو التسارع الذي يحدث في اتجاه حركة الجسم.
التسارع المركزي: هو التسارع الذي يحدث في اتجاه عمودي على حركة الجسم ويجعله يتحرك في مسار دائري أو منحني.
العلاقة بين التسارع والسرعة
على الرغم من أن التسارع والسرعة كميتان منفصلتان، إلا أنهما مرتبطان بالمعادلة التالية:
“`
التسارع = معدل تغير السرعة / الزمن
“`
وحدات التسارع والسرعة
الوحدات القياسية للتسارع والسرعة في النظام الدولي للوحدات (SI) هي:
التسارع: متر في الثانية المربعة (متر/ثانية²)
السرعة: متر في الثانية (متر/ثانية)
إن مفهوم التسارع أكثر تعقيدًا مما يبدو للوهلة الأولى. يمكن للأجسام أن تتسارع حتى لو ظلت سرعتها ثابتة. في حالة الطائرة التي تطير بسرعة ثابتة مقدارها 500 كم/ساعة، قد تتسارع في اتجاهات أخرى غير اتجاه حركتها، مثل التسارع المركزي عند المنعطفات. لذلك، من المهم فهم الفرق بين التسارع والسرعة من أجل فهم كامل لحركة الأجسام.