التغير في سرعة الجسم أو اتجاهه في وحدة الزمن.
الإجابة الصحيحة هي : التسارع.
التغيّر في سرعة الجسم أو اتجاهه في وحدة الزمن
التسارع هو كمية فيزيائية تصف معدل تغير سرعة الجسم أو اتجاهه في وحدة الزمن. يُقاس التسارع بوحدات متر لكل ثانية مربعة (م/ث²). يشير التسارع الموجب إلى زيادة في السرعة، بينما يشير التسارع السالب إلى نقصان في السرعة. لعب التسارع دورًا مهمًا في العديد من المجالات، بما في ذلك الفيزياء والميكانيكا وهندسة الطيران.
أنواع التسارع
يوجد نوعان رئيسيان من التسارع:
التسارع الخطي: وهو تسارع يؤدي إلى تغير في مقدار السرعة فقط.
التسارع الزاوي: وهو تسارع يؤدي إلى تغير في اتجاه السرعة فقط.
علاقة التسارع بالقوة
التسارع هو كمية متجهية، مما يعني أنه له كل من المقدار والاتجاه. وفقًا لقانون نيوتن الثاني، فإن التسارع (a) الذي يتعرض له جسم ما يتناسب طرديًا مع القوة الكلية (F) المؤثرة عليه وعكسيًا مع كتلته (m):
“`
F = m a
“`
هذا يعني أن القوة الكلية المؤثرة على جسم ما تحدد تسارعه. فكلما زادت القوة، زاد التسارع. وكلما زادت كتلة الجسم، قل تسارعه.
الحركة المتسارعة
عندما يتعرض جسم ما لتسارع، فإنه يتحرك بحركة متسارعة. تتحرك الأجسام المتسارعة بسرعة متغيرة، إما متزايدة أو متناقصة.
الحركة المتسارعة المتزايدة: وهي حركة جسم يتحرك بسرعة متزايدة، ويكون تسارعه موجبًا.
الحركة المتسارعة المتناقصة: وهي حركة جسم يتحرك بسرعة متناقصة، ويكون تسارعه سالبًا.
حساب التسارع
يمكن حساب التسارع باستخدام المعادلات التالية:
التسارع المتوسط: وهو معدل التغير في السرعة خلال فترة زمنية محددة. يمكن حسابه باستخدام المعادلة:
“`
a = (v – u) / t
“`
حيث:
a هو التسارع
v هي السرعة النهائية
u هي السرعة الابتدائية
t هو الوقت
التسارع اللحظي: وهو معدل التغير في السرعة عند لحظة محددة في الزمن. يمكن حسابه باستخدام المشتقة الزمنية للسرعة:
“`
a = dv/dt
“`
تطبيقات التسارع
للتسارع تطبيقات عديدة في الحياة الواقعية، منها:
صناعة السيارات: تستخدم أنظمة الكبح المتطورة لتوفير تسارع سلبي (إبطاء) آمن وفعال.
الطيران: يستخدم التسارع لتحقيق الإقلاع والهبوط الآمن للطائرات.
الفيزياء: تُستخدم أجهزة التسارع لقياس التسارع في مختلف الظروف، مثل تسارع السقوط الحر وحركة المركبات.
المسافة المقطوعة في الحركة المتسارعة
يمكن حساب المسافة (s) التي يقطعها جسم متحرك بحركة متسارعة باستخدام المعادلة:
“`
s = ut + 1/2 a t²
“`
حيث:
s هي المسافة المقطوعة
u هي السرعة الابتدائية
a هو التسارع
t هو الوقت
السرعة النهائية في الحركة المتسارعة
يمكن حساب السرعة النهائية (v) للجسم المتحرك بحركة متسارعة باستخدام المعادلة:
“`
v = u + a t
“`
حيث:
v هي السرعة النهائية
u هي السرعة الابتدائية
a هو التسارع
t هو الوقت
التسارع هو مفهوم فيزيائي مهم يصف معدل تغير سرعة الجسم أو اتجاهه في وحدة الزمن. يحدد قانون نيوتن الثاني علاقة التسارع بالقوة والكتلة. للتسارع أنواع عديدة وتطبيقات واسعة في مجالات مختلفة. ولحساب التسارع والمسافة والسرعة النهائية في الحركة المتسارعة، توجد معادلات محددة يمكن استخدامها وفقًا للظروف المحددة.