الفرق بين السرعه اللحظيه والسرعه المتوسطه

كتابة: ابتسام مهران آخر تحديث: 20 سبتمبر 2021 , 21:22

الفرق بين السرعة اللحظية والسرعة المتوسطة

الفرق بين السرعة اللحظية والسرعة المتوسطة، قوانين السرعة من القوانين الخاصة بعلم الميكانيكا، ويتم استخدام مصطلح السرعة في مجالات أخرى كالفيزياء والديناميكا وعلم الهندسة، وقد يصعب على البعض التمييز بين مصطلح السرعة اللحظية والسرعة المتوسطة والفرق بينهما، لذلك أعددنا لكم هذا الموضوع للتحدث عن هذه المفاهيم الخاصة بالسرعة.

وتُعبر قراءة عداد السيارة عن السرعة اللحظية عند قياسها في فترات مختلفة، فسوف نلاحظ تغير في هذه القراءة بين الحين والآخر لتظهر السرعة في لحظة محددة من الزمن، ولا ينبغي الخلط بينها وبين السرعة المتوسطة التي تُعبر عن المسافة التي يقطعها الجسم في فترة محددة من الزمن، ونوضح الفرق بين كلا السرعتين بالمقارنة التالية:

السرعة المتوسطة

تعبر السرعة المتوسطة عن اتجاه النزوح، ويكون متوسط السرعة عبارة عن مسار مسقل، ويمكن التوصل للسرعة المتوسطة للجسم لو تم معرفة الوقت المستغرق لقطع هذه المسافة، فلو كانت المسافة يُرمز لها بالرمزD والزمن يُرمز له بالرمز T، فتكون السرعة المتوسطة للجسم التي يُرمز لها بالرمز S هي عبارة عن S = D / T

وهذه أبسط حالة من قانون السرعة، ولكن لنفترض أن الجسم يُغير سرعته خلال رحلة بالقطار فيتحرك بسرعة معينة في جزء من الرحلة، ثم يُغير هذه السرعة في القسم الثاني من الرحلة، فمثلاُ لو تحرك القطار بين المحطة A,B في 2 دقيقة، وتحرك بين المحطة B,C  في 3 دقائق، وكانت المسافة المقطوعة بين كل محطتين هي 6كم.

ففي هذه الحالة لا يمكننا استخدام صيغة القانون الأولى أو البسيطة لأن سرعة القطار تختلف بين كل محطة، وبالتالي تتغير السرعة المتوسطة، ويتم التعبير عن هذه الحالة بالقانون:

متوسط ​​السرعة = (إجمالي المسافة المقطوعة طول الرحلة) / (إجمالي الوقت المستغرق طول الرحلة).[1]

السرعة اللحظية

السرعة اللحظية هي السرعة بين نقطتين على نفس المسار وهو الحد الذي تقترب فيه الإزاحة والوقت بين هاتين النقطتين من الصفر، ويُعبر عنها بهذا القانون:

v(t)=limΔt→0x(t+Δt)−x(t)Δt=dx(t)dt.

متى تتساوى السرعة اللحظية والسرعة المتوسطة

قد يتساءل بعض الطلبة متى تتساوى السرعة اللحظية مع السرعة المتوسطة، فكما نعلم في علم الفيزياء بأن السرعة هي كم تطور حركة الجسم مع الوقت، وبالقياس على ذلك نجد معدلات الترسيب، ومعدلات التفاعلات الكيميائية.

 ويمكن التوصل إلى السرعة من خلال خارج قسمة مقاييس التابين مثل الحجم والطول والوزن عند قسمتها على قيمة محددة وهي الفترة الزمنية أو الوقت المنقض خلال هذا القياس، وبالنسبة لعلم الحركة فإن سرعة الجسم مرتبطة بحركته بالقياس إلى المسافة المقطوعة في وقت معين، وعلى ذلك يمكن أن تتساوى السرعة اللحظية مع السرعة المتوسطة عند تحرك هذا الجسم وفق سرعة ثابتة.

الفرق بين التسارع والسرعة

يُعبر مصطلح التسارع والسرعة عن مفهومان يختلفان عن بعضهما البعض بشكل تام، فعندما يبدأ أي جسم في التحرك تكون بداية انطلاقه هي الصفر، وتزيد السرعة بعد ذلك يكون هناك تسارع، أما في حالة اتباع الجسم لسرعة ثابتة فلن يكون هناك مجال لوجود التسارع.

والسرعة هي معدل التغير بموضع الأجسام، ويُعبر عنها بالمسافة المقطوعة من الجسم في وحدة من الزمن، وبالتالي فإن السرعة يُعبر عنها بالكم العددي وهي لها مقدار بدون اتجاه معين، لذلك فإن السرعة كمية قياسية.

والمقصود بالتسارع هو معدل التغير في هذه السرعة وذلك لكل وحدة من الزمن مع افتراض أن للجسم سرعة منتظمة وفي هذه الحالة يكون التسارع مقداره صفر، ولكي يكون للجسم مقدار معين من التسارع فينبغي أن يكون له تغير في السرعة، وعلى هذا لو كانت الوحدة الخاصة بالسرعة هي المتر/ الثانية، وكان الوقت محدد بالثواني، تكون الوحدة الخاصة بحساب التسارع هي المتر/ الثانية.

ويتم التعبير عن السرعة الثابتة الخاصة بجسم يتحرك بشكل مستقيم بهذا القانون:

r = d / t، واليكم تفصيل بالرموز المستخدمة في هذا القانون:

  • R المقصود بها السرعة أو معدل حركة الجسم، وفي بعض الأحيان يُعبر عنها الرمز V.
  • D وهو يرمز للتعبير عن المسافة التي يقطعها الجسم.
  • T وهو الرمز الذي يُعبر عن الوقت الذي يستغرقه الجسم للانتهاء من الرحلة أو نهاية الحركة.

كيفية قياس السرعة

تختلف الطريقة المستخدمة في قياس السرعة بين العديد من الدول وتختلف هذه الطرق تبعاً للنظام العالمي أو الإنجليزي أو المتري، ففي دول المغرب على سبيل المثال فإن الوحدة المستخدمة في قياس السرعة هي كم/ ساعة وهو النظام الدولي أو العالمي.

ولكن هناك مقياس آخر للسرعة يتم استخدامه بدولة الولايات المتحدة الأميركية وهو الميل/ الساعة وهو نفس النظام الإنجليزي، ولكي تتمكن من معرفة الفرق بين كلا المقياسين يجب أن تتعرف على الفارق ما بين الميل والمتر حتى تتمكن من حساب السرعة بكل مقياس بشكل صحيح، واليكم مثال على حساب السرعة بالكيلو متر على الساعة:

لو قطعت سيارة ما نحو 100 كم من المسافة في ثلاثون دقيقة من الوقت، وكان قانون السرعة المستخدم هو المسافة بالكيلو مترات على الزمن بالساعات، فتكون سرعة السيارة في هذه الحالة هي 100/ 0.5، وبالتالي تكون السرعة 200 كم/ الساعة.

في خاتمة هذا الموضوع نرجو أن نكون وضحنا لكم الفرق بين السرعة اللحظية والمتوسطة، وما المقصود بكلاً منهما من خلال عرضنا للقوانين والأمثلة المعبرة عن قياس السرعة، وتناولنا الحديث عن الفرق ما بين السرعة والتسارع ومتى يتساوى كلاً من السرعة المتوسطة واللحظية، والطرق المختلفة لقياس السرعة في بعض البلاد كالبلاد العربية والأوربية، ونرجو أن يكون مقالاً مفيداً للكثير من الطلبة والطالبات.[2]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق