تعليم

من طرق تغيير تسارع الأجسام زيادة سرعة الجسم

معدل التسارع هو معدل من أهم المعدلات الميكانيكية، والميكانيكا هو العلم الذي تم توليده من علم الفيزياء، والميكانيكا تُعرف بأنها المنهاج العلمي الذي هو معنيٌ بدراسة كل القوى الواقعة على الأجسام وحركتها عمومًا، وإذا اعتبرنا جملة من طرق تغيير تسارع الأجسام زيادة سرعة الجسم سؤالا خاضعًا لقوانين الميكانيكا والفيزياء يجب علينا أولًا الرد على هذا السؤال، بعدها ومن خلال موقع الموسوعة نتحدث باستفاضة عن التسارع من حيث تعريفه، ومن حيث أشكاله من واقع حياتنا العملية.

من طرق تغيير تسارع الأجسام زيادة سرعة الجسم

كما ذكرنا في السابق إذا ما اعتبرنا هذا سؤالًا أوله هل، و”هل”محذوفة، أي أن الجملة الأصلية الأصح هي” هل من طرق تغيير تسارع الأجسام زيادة سرعة الجسم؟” فإننا يمكننا الرد على ذلك، ولكن أولًا نشرح بعض الأشياء حتي تصل الفكرة الصحيحة للناس.

  • يمكننا إجابة السؤال هنا بكل بساطة بكلمة واحدة، وهى نعم يُمكن ذلك، يمكننا تغيير تسارع الأجسام بزيادة سرعة الجسم، ولكن أنتظر لتفهم أن السؤال فيه بعض اللبس، وأعلم أن الميكانيكا ووالدتها الفيزياء لا يقبلون إلا بالدقة الشديدة جدًا.
  • لأنه إذا قمنا بزيادة سرعة الجسم فإن التغيير في معدل التسارع سوف يكون إيجابيًا، لأنه يُمكن تغيير معدل التسارع وجعله بالسالب بخفض سرعة الجسم.
  • أي أنَّ يمكننا تغيير معدل التسارع سواءً بالزيادة أو النقصان، وليس بالضرورة أن كلمة “تغيير” تعني الزيادة فقط في التسارع بزيادة السرعة ، وسوف أذكر لكم أمثلة على أن التسارع يمكن تغييره إلى السالب بخفض السرعة.
  • ستفهم ما اقصده إذا قلت لك أن الإجابة بنعم ستكون كاملة بلا أدنى شرح إذا ما كان السؤال”هل من طرق زيادة تسارع الأجسام زيادة سرعة الجسم؟”.
  • أو لنقل أن صيغة حقيقية صحيحة أخرى للسؤال هي” هل من طرق تغيير تسارع الأجسام تغيير سرعة الجسم”، وقتها ستكون أيضًا نعم صحيحة تمامًا.

ما هو معدل التسارع 

معدل التسارع، والذي كان يسمى “العجلة” في الميكانيكا القديمة أو الكلاسيكية وكما درسنا في المدارس هو معدل التغير في السرعة بالنسبة للزمن، ببساطة هو مقدار التغير في اتجاه و سرعة جسم ما.

  • يمكننا فهم ذلك عن طريق قانون نيوتن الثاني للحركة، حيث ينص على أن معدل تسارع الجسم والذي يكتسبه بسبب وقوعه تحت تأثير قوة معينة يتناسب طرديًا مع حاصل جمع القُوَى المؤثّرة فيه، و في اتجاهها.
  • أي إن قوة دفع الجسم تساوي حاصل ضرب كتلته وسرعته. F = MA
  • حيث F هي القوة، M تمثل الكتلة وA هي التسارع.
  • إذا ما طلبتم بعض التبسيط فسوف نرضخ لكم قُرَّائِنا الأعزاء، فلنقل مثلًا أن هناك طائرة نريد أن نزيد من تسارعها، إذن يجب علينا أن نقلل من كتلتها أو نزيد من القوي المؤثرة فيها كأن نزيد من قوة المحرك مثلًا.
  • لاحظ أن صانعي الطائرات والسيارات يطورون دائما من تصميماتهم لجعلها أكثر قوة وانسيابية حتي يزيد ذلك من القوى المؤثرة على الجسم فيزداد التسارع فى اقصر وقت ممكن.
  • الم تسمع إعلان لسيارة يتحدث عن ميزات التسارع بها، وأنها قد تصل إلى سرعة 100 كيلومتر فى الساعة في ثوان، ويمكنها أن تضاعف التسارع بعد مرور وقت أقصر.

الفرق بين السرعة والتسارع

يخلط الكثيرون بين معدلين من أهم المعدلات الفيزيائية وهما السرعة والتسارع، تبسيط الأمر ومعرفة الفرق يكون بهذه الجملة البسيطة “السرعة هي السرعة”، هل تعلم ذلك؟، معدل السرعة هو مصطلح بسيط يعلمه الجميع سواء سائقين أو مهندسين أو حتي عامة الناس، فلا تخلطه مع شئ أكثر تعقيدًا مثل التسارع.

  • يعنى ذلك أن السرعة Speed هي “معدل التغيير في المسافات بالنسبة للزمن، مثلًا سيارة تمشي بسرعة 100 كم/ساعة يكون معني لفظ السرعة لها أنها تقطع مسافة قدرها 100 كيلو متر في زمنًا مقداره ساعة، أي أنَّ هناك أجسام تسير بسرعة مئات الكيلومترات في الساعة وتسارعها يساوى الصفر.
  • أما التسارع Acceleration فهو معدل التغير في السرعة إذا ما غيرنا الزمن، ومثال على ذلك نفس السيارة التي تسير بسرعة 100 كيلو متر بدأت في التسارع الموجب من الصفر حتي وصلت لهذه السرعة، كانت سرعتها صفر ثم زادت مرارًا حتي وصلت للسرعة النهائية، إذن التسارع هو معدل الزيادة في كل سرعة وصلتها السيارة حتي وصلت لسرعتها النهائية الثابتة، وحين تصل لهذه السرعة النهائية يكون معدل التسارع إلى صفر، أي أن معدل التسارع يصل للصفر حين لا تثبت السرعة فلا يكون فيها أدنى تغيير.

أنواع التسارع

للتسارع أنواع وتصنيفات كثيرة جدًا ،نأخذ أهمها لغرض التبسيط وتسهيل الاستيعاب، مع العلم أن هناك حالات خاصة لا تتكرر كثيرًا ولكن لن يغفل عنها علم شديد الدقة كهذا العلم الشَيًق، حيث أن الفيزياء ووليدتها الميكانيكا التي تتفرع إلى ستاتيكيا وديناميكا تعنى بدراسة كل شئ تقريبًا عن الأجسام وتأثير القوى فيها، وحتى الحالات النادرة قد تُستخدم في صناعات وعلوم شديدة الأهمية كالصواريخ،المفاعلات النووية والمصانع وعلوم الفضاء، ووسائل النقل كالطائرات والسيارات والقطارات وأشياء أخرى كثيرة لا تُعد ولا تُحصى.

التسارع المنتظم

يكون عندما يتغير معدل التسارع من بداية الحركة إلى نهايتها بمعدل ثابت،أي أن معدل التسارع يكون في كل لحظة مساوي لنفسه في كل لحظة من اللحظات القادمة خلال وجود تأثير ما على الجسم، وليكن مثلا 100 متر لكل ثانية مربعة = 100م/ث2 ، يعني ذلك أنَّ التسارع سيكون ثابتًا عند نفس الرقم في كل وقت الحركة.

التسارع الغير منتظم

يّطلق على التسارع أنه غير منتظم إذا كان معدل التغير في التسارع غير ثابت ويتغير بشكل غير متساو، مثل جسم يسير بسرعه كبيرة ويقوم برفع السرعة أو تقليلها بشكل غير ثابت، مثلا في الحديث عن التسارع المنتظم كان معدل التسارع كان ثابتًا على رقم معين طوال رحلة الجسم، لكن هنا قد يكون في أول ثانية = 100 متر لكل ثانية مربعة = 100م/ث2، ثم يتغير في الثانية الثانية إلى 70متر لكل ثانية مربعة = 70م/ث2، بعدها بقدرٍ من الزمن يزداد إلى 150 متر لكل ثانية مربعة = 150م/ث2، وهكذا يتغير المعدل بشكل غير ثابت.

التسارع الموجب

يكون في حالة أن التسارع يزداد، وذلك في حالات مثل زيادة السرعة بشكل تصاعدي، أي أن منحني التسارع في ارتفاع مستمر.

التسارع السالب

يكون عندما ينخفض التسارع إلى ما تحت الصفر، في حالة مثل ضغط مكابح القطار مثلا،وليكن قطارا يسير بسرعة 100 كيلومتر /ساعة ويضغط سائقه على المكابح ليوقف القطار يُصبح التسارع سالبًا، أي أن معدل التغير في التسارع ينخفض ويظل ينخفض إلى لحظة الوقوف، لاحظ أنَّ تغير الاتجاه يُغير من إشارة التسارع لأن التسارع تؤثر فيه سرعة واتجاه الجسم وليس السرعة فقط.

التسارع الصفري

يكون هنا التسارع يساوى صفر، أي أن ليس هناك أي زيادة تطرأ على معدل التسارع، يحدث في حالة السكون والثبات أي أن السرعة منتظمة لا تتغير، فيكون التسارع يساوي الصفر، مثال شخص يسير بسيارته بسرعة 150كيلو متر/ ساعة، ولا يتغير معدل السرعة فيصبح بالتأكيد التغير في التسارع يساوى صفرا.

مصادر: