سرعة

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

السرعة هي معدل تغير المسافة بالنسبة للزمن (أي: معدل التغير في موقعه)؛ وهي كمية فيزيائية متجهة. أي أنها تقاس بالمقدار والاتجاه. متوسط السرعة لجسم ما (أو حتى طاقة) هو معدل حركته أثناء مدة زمنية معيّنة بغض النظر عن مدى تغير سرعته خلالها. مثلاً، متوسط سرعة سيارة قطعت 60 كم خلال ساعة هو 60 كم في الساعة، حتى لو توقفت في بعض الأحيان ومشت بسرعة 80 كم في الساعة في أحيان أخرى.[1]

طبقاً للنسبية الخاصة، فأعلى سرعة في الكون هي "c". التعبير عن "c" بأنها سرعة الضوء ليس دقيقاً كثيراً، لكن بالإمكان القول مثلاً بأنها "سرعة الضوء في الفراغ" أو "أعلى سرعة في الكون". وتعادل "c" بدقة 299,792,458 م/ث، وهذا يعادل الدوران حول الأرض سبع مرات خلال ثانية واحدة. لا يُمكن للمادة الوصول تماماً إلى سرعة الضوء، حيث سوف يتطلب هذا مقداراً لا نهائياً من الطاقة.

قانون حساب السرعة بالنسبة للحركة المستقيمة المنتظمة هو: السرعة = المسافة / الزمن.velocity=distance/time [2] أما بالنسبة للحركة المتغيرة بانتظام فهو: (التسارع*الزمن) + السرعة الابتدائية. ومن أنواع السرعة

  1. سرعة ثابتة: السرعة الثابتة هي السرعة التي يقطع فيها الجسم إزاحات متساوية في أزمنة متساوية.
  2. سرعة متغيرة: والسرعة المتغيرة هي السرعة التي يقطع فيها الجسم إزاحات مختلفة في أزمنة مختلفة أيضاً.

تعريف[عدل]

يعتبر العالم الإياطلي الفيزيائي غاليليو غاليلي أول من قام بقياس السرعة عن طريق قياس المسافة المقطوعة والزمن الذي أخذته لقطع هذه المسافة. قام غاليليو بتعريف السرعة بالعلاقة الآتية:[3]

حيث:

v: سرعة الجسم.

d: هي المسافة المقطوعة

t: هو زمن قطع المسافة.

فعلى سبيل المثال فإن راكب الدراجة الذي يقطع مسافة 30 متر في خلال زمن 2 ثانية تكون سرعته 15 متر لكل ثانية. يمكن أن تتحرك الأجسام بسرعات مختلفة فمثلا المركبة يمكنها أن تتحرك بسرعة 50 كم لكل ساعة ثم تبطئ حتى 0 كم لكل ساعة وبعدها تزداد إلى 30 كم لكل ساعة.

بالتعبير الرياضي فإن السرعة هي عبارة عن مقدار متجه السرعة والتي تنتج من مشتقة موقع r بالنسبة للزمن.

إذا كان هو طول المسار المقطوع في زمن t، فإن السرعة تساوي المشتقة:

في بعض الحالات الخاصة والتي بها السرعة تكون ثابتة، فيمكن تبسيط العلاقة إلى .

سرعة لحظية[عدل]

يمكن تعريف السرعة اللحظية على أنها السرعة عند لحظة معينة أو السرعة الثابتة خلال فترة زمنية قصيرة جدا. عن طريق النظر إلى عداد السرعة فإن الشخص يمكنه من قياس السرعة اللحظية للسيارة عند أي لحظة.[3] إذا سارت المركبة بسرعة 50 كم في الساعة فإنها وبعد ساعة كاملة سوف تقطع مسافة 50 كم إذا كانت تسير بنفس السرعة خلال تلك الفترة. إذا استمرت المركبة في السير لمدة نصف ساعة فإنها ستقطع مسافة 25 كم. إذا استمرت لمدة دقيقة واحدة فأنها ستقطع مسافة 833 متر.

سرعة متوسطة[عدل]

يمكن تعريف السرعة المتوسطة على أنها المسافة الكلية المقطوعة خلال زمن ما. على سبيل المثال إذا كانت المسافة 80 كم تم قطعها في زمن ساعة فإن السرعة المتوسطة تكون 80 كم لكل ساعة. إذا تم قطع مسافة مقدراها 320 كم في زمن 4 ساعات فإن السرعة المتوسطة أيضا تكون 80 كم لكل ساعة. عند قسمة المسافة بالكيلو متر علي الزمن بالساعات فإننا نحصل على السرعة بوحدة الكم لكل ساعة. السرعة المتوسطة لا تقوم بوصف التغير في السرعة الذي يمكنه الحدوث خلال الزمن الكلي للمسافة المقطوعة حيث أنها تنتج عن قسمة المسافة الكلية المقطوعة على الزمن الكلي لها.[3] بمكن قياس المسافة المقطوعة إذا علم كلا من السرعة المتوسطة والزمن:

فإذا كانت السرعة المتوسطة 80 كم في الساعة والزمن يساوي أربع ساعات فإن المسافة المقطوعة تكون 320 كم.

بلغة الرسم فإن السرعة اللحظية هي ميل خط المماس عند أي نقطة على منحني المسافة مع الزمن بينما ميل الوتر على المنحنى نفسه يعنبر عن السرعة المتوسطة خلال الزمن المغطى بخط الوتر.

وحدات السرعة[عدل]

لافتة مرورية تنبه السائقين بعدم تجاوز السرعة القصوى المقررة. وتقاس سرعة المركبات عادة بوحدات كيلومتر في الساعة.

في النظام العالمي لقياس السرعة, الوحدة الأساسية هي المتر بالثانية: م/ث أو م ث^-1 ويمكن استعمال الكيلومتر في الساعة للسرعات المتوسطة مثل سرعة الصواريخ والسيارات..إلخ، حتى إن الكيلومتر في الساعة هو الأكثر شيوعاً رغم أن الوحدة الرسمية هي المتر في الثانية. وأيضاً، في المقاييس الكونية (عند قياس سرعة حركة الأجرام السماوية مثل أجرام النظام الشمسي وحتى النجوم والمجرات) تُستخدم وحدة الكيلومتر/الثانية لأن الوحدات الأخرى تُصبح تافهة حينها. أما في المجال البحري فتُقاس سرعة السفن والغواصات بالعقدة حيث تساوي: 1.853 كيلو متر/ساعة أو 0.5 متر/ثانية.

ومن وحدات قياس السرعة:

التحويل من وإلى وحدات السرعة المختلفة:

الوحدة م كم ميل م.ب ق
1 م/ث = 1 3.6 2.236,936 1.943,844 3.280,840
1 كم/س = 0.277,778 1 0.621,371 0.539,957 0.911,344
1 ميل/س = 0.447,04 1.609,344 1 0.868,976 1.466,667
1 م.ب/س = 0.514,444 1.852 1.150,779 1 1.687,810
1 ق/ث = 0.304,8 1.097,28 0.681,818 0.592,484 1

انظر أيضاً[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ Wilson، Edwin Bidwell (1901). Vector analysis: a text-book for the use of students of mathematics and physics, founded upon the lectures of J. Willard Gibbs. صفحة 125.  This is the likely origin of the speed/velocity terminology in vector physics.
  2. ^ "Speed & Velocity". 
  3. ^ أ ب ت Hewitt (2006), p. 42