الانطلاق والسرعة

الانطلاق والسرعة
يُمكن للقوة أن تُحرّك الأجسام إذا كانت ساكنة . ويمكن للقوة أن تُغير مقدار سرعة الأجسام و / أو اتجاهها إذا كانت متحركة .

نقول عن السيارة التي تقف على جانب الطريق أنها ساكنة ، ونقول عن السيارة التي تسير على الشارع وتنتقل من مكان إلى آخر أنها تتحرك وتقطع مسافة ما .

عندما نتحدث عن المسافة التي قطعتها السيارة، نُحدّد أيضاً الفترة الزمنية ( الزمن ) التي استغرقتها هذه السيارة في قطع المسافة المحدّدة بحديثنا .
المتر هو وحدة قياس المسافات ، ومن مضاعفاته وحدة الكيلومتر ، ومن أجزاء المتر وحدة
السنتيمتر.
الثانية هي وحدة قياس الزمن ، ومن مضاعفاتها الدقيقة والساعة ، ومن أجزائها الملي ثانية .

إذا قطعت سيارة ما ، مسافة 20 متر في ثانية واحدة نقول أنّ سرعتها العددية أو انطلاقها في تلك الثانية هو 20 متر لكل ثانية 20 م / ث .

وإذا قطعت سيارة أخرى ، مسافة 15 متر في ثانية واحدة نقول أنّ انطلاقها أو سرعتها العددية في تلك الثانية تساوي
15 م / ث .
نُعرّف الانطلاق أو السرعة العددية ( في لحظة ما ) بأنه المسافة التي يقطعها جسم ما في وحدة الزمن .
إذا قطعت سيارة ما ، مسافة 80 متر في 10 ثواني ، نقول أنّ متوسط انطلاقها أو معدل سرعتها العددية يساوي :


وإذا قطع جسم ما ، مسافة 75 متر في 15 ثانية نجد أنّ متوسط انطلاق هذا الجسم ( معدل سرعته العددية ) هو :


نُعرّف متوسط انطلاق الجسم أو متوسط السرعة العددية لهذا الجسم بأنه :
المسافة التي يقطعها الجسم في فترة زمنية معينة .
نرمز إلى متوسط الانطلاق أو معدل السرعة العددية بالرمز ع .
نرمز إلى المسافة بالرمز ف ، ونرمز إلى الزمن بالرمز ز وهكذا ................



يُقاس متوسط الانطلاق أو متوسط السرعة العددية بالوحدات المستخدمة لتحديد المسافة والزمن .

ـ فوحدة قياس متوسط الانطلاق هي المتر / ثانية ( م / ث ) إذا كانت المسافة محددة بالمتر والزمن بالثواني .

ـ ووحدة قياس معدل السرعة العددية قد تكون كيلو متر / ساعة ( كم / ساعة ) إذا كانت المسافة محددة بالكيلومترات والزمن بالساعات .....
أنت تعرف أنّ وبالتالي فإن :
8 = 4 × 2 وكذلك وأنت تعرفت إلى أنّ وهكذا ............
وكذلك

لاحظ وحدات القياس هنا :



السرعة : كمية متجهة
شاع عندنا ، استخدام بعض الكميات الفيزيائية بغير مدلولها الصحيح ، ومثال ذلك الوزن / الكتلة : فنحن نعبر مجازاً عن الوزن بوحدة الكيلوغرام وهي وحدة قياس للكتلة ، بينما وحدة قياس الوزن هي النيوتن . الوزن هو عبارة عن كمية متجهة تعبر عن مقدار جذب الأرض لكتلة جسم ما باتجاه المركز ، أما الكتلة نفسها فهي كمية غير متجهة(عددية) تعبر عن مقدار ما في الجسم من مادة .

في درس المسافة والإزاحة تعرفت إلى الفرق بين مفهومي المسافة والإزاحة وإلى كيفية تمثيل الإزاحات بالمتجهات. الآن سندرس هنا مفهوم السرعة باعتبارها كمية متجهة .

نحن نستخدم مجازاً مصطلح السرعة أو متوسط السرعة للتعبير عن معدل المسافة المقطوعة خلال وحدة زمنية

ولكن ماذا عن مصطلح متوسط السرعة باعتباره كمية متجهة تعبر عن معدل الازاحة الحاصلة خلال وحدة زمنية ما .

متوسط السرعة العددية أو متوسط الانطلاق speed
ـ اذا قطعتَ بدراجة هوائية طريقاً طوله 20 كيلومتراً في مدة 4 ساعات ، فإنَّ معدل ما تقطعُهُ الدراجة في الساعة
الواحدة هو :


ـ وإذا قطعت مشيا طريقاً طوله 600 متر في مدة 5دقائق فإن معدل ما تقطعه في الدقيقة الواحدة يساوي :


والآن ...
ماذا تُمثل لنا الكمية 5 كم/ ساعة ؟
وماذا عن الكمية 120 م/ دقيقة ؟

الكمية الواحدة هنا تتضمن مقداراً عددياً ووحدة قياس مناسبة ، وهي تمثل متوسط (معدل) انطلاق الدراجة أو انطلاقك
مشياً .
ومتوسط (معدل) انطلاق الدراجة
متوسط (معدل) انطلاقك مشياً


أي ان متوسط (معدل ) الانطلاق هو:




متوسط (معدل) المسافة المقطوعة خلال وحدة الزمن






هل هذه الكمية متجهة أم قياسية ؟؟
لاحظ أن المسافة كمية عددية قياسية ، وكذلك الزمن .
ستبدأ الان باستخدام مصطلح متوسط (معدل) السرعة العددية أو متوسط الانطلاق للتعبير عن معدل(متوسط)المسافة المقطوعة خلال وحدة الزمن وذلك تمييزاً عن مصطلح السرعة الذي يمثل كما سترى في الأمثلة القادمة
كمية متجهة .

اذا راقبت حركة عقارب الساعة (عقرب الثواني مثلاً ) تلاحظ انه ينطلق قاطعاً مسافات متساوية في ازمان متساوية .
نقول ان انطلاق (حركة) عقرب الساعة هو انطلاق منتظم أو نقول ان السرعة العددية لعقرب الساعة هي سرعة
عددية منتظمة .

أما اذا درست حركة سيارة تسير في طريق ما ، فستلاحظ ان سرعتها العددية أو انطلاقها غير منتظم . فحركة السيارة
قد تتسارع أحياناً وقد تتباطأ أو تقف برهة ثم تنطلق مجدداً .

وهكذا نستطيع القول أن الانطلاق أو السرعة العددية (speed) نوعان
انطلاق منتظم :
وهو انطلاق الجسم الذي يقطع مسافات متساوية في ازمانٍ متساوية دائماً .

انطلاق غير منتظم
وهو انطلاق الجسم الذي يقطع مسافات غير متساوية في ازمان متساوية

مفهوم السرعة ككمية متجهة
لندرس معاً المثال التالي :
إذا قطع راكب دراجة ازاحة قدرها 12 كم شمالاً خلال 4 دقائق ، ثمُ غير اتجاه دراجته وقطع ازاحة قدرها 8 كم شرقاً
خلال دقيقتين :
ما هو مقدار ازاحة الدراجة عن نقطة البدء ؟
ما هي المسافة الكلية لحركة الدراجة ؟
ما هو الزمن الكلي لحركة الدراجة ؟


ماذا تُمثل الكمية ( ) ؟؟

وماذا تُمثل الكمية ( ) ؟؟

إذا قطع راكب دراجة مسافة 3كم شمالاً خلال دقيقتين ثم غير اتجاهه وسار شرقاً مسافة 4كم خلال دقيقتين .
المطلوب :

أ‌. ما هي المسافة الكلية لحركة الدراجة ؟
ب‌. ما هو الزمن الكلي لحركة الدراجة ؟
جـ. كم متوسط السرعة العددية للدراجة ؟
د. كم بعده عن نقطة الأصل ؟
هـ. ما اتجاهه عن نقطة الأصل ؟
د. كم معدل سرعته النسبية لنقطة الأصل ؟


السرعة Velocity
السرعة هي : الازاحة التي يقطعها الجسم في وحدة الزمن .


وحدة قياس السرعة Velocity في النظام الدولي متر / ثانية ( م / ث ) وهي كمية متجهة .
يمكن استخدام اشارة السالب والموجب لتحديد اتجاه السرعة .
+ 10 م / ث = (10 م / ث باتجاه اليمين ) .
- 10 م / ث = ( 10 م / ث باتجاه اليسار) .
كلا السرعتين مقدارهما = 10م / ث لكن الاتجاه مختلف في الحالتين .