تعريف السرعة اللحظية

محتويات

تعريف السرعة اللحظية

السرعة اللحظية هي سرعة الجسم المتحرك خلال لحظة ما.

يتوقف قياس السّرعة الَلحظية على الزمن القصير والمسافة القصيرة التي تحرك فيها الجسم، تتوقف السّرعة الَلحظية للجسم على المسافة التي يقطعها الجسم، والزمن الذي تم قطعها فيه، واتجاه حركة الجسم ضمن الَلحظة أيضاً.

يمكن أيضاً تعريف السّرعة الَلحظية على أنها المسافة القصيرة التي يقطعها الجسم المتحرك مقسوماً على الوقت المستغرق، يمكن الفرق بين السّرعه الَلحظيه والسرعه المتوسطه أن السّرعة الَلحظية تتغير بتغير الزمن، فهي تقاس ضمن لحظة معينة.

بينما السّرعة المتوسطة تقيس المسافة الإجمالية المقطوعة خلال إجمالي الوقت الذي تم قطع هذه المسافة فيه، وأكبر مثال على السّرعة الَلحظية قياس عداد سيارة من لحظة الانطلاق، فيتم تغيير المؤشر كل لحظة، وفي كل قياس ستكون القيمة متزايدة كلما ضغط السائق على دواسة البنزين.

وتقل هذه القيمة القيمة عندما يرفع قدمه عنها، وهذا يعني أن السّرعة الَلحظية في السّيارة تتوقف على دواسة الوقود كلما ضغط عليها السائق تغير المؤشر وارتفع، والعكس صحيح فعندما يرفعها عن الدواسة تقل.

كيف يتم حساب السرعة اللحظية

يتم حساب السّرعة الَلحظية بحاصل قسمة المسافة المقطوعة على الزمن اللازم لقطعها.

أي أن لكل من السرعة المتوسطة والسّرعة الَلحظية نفس القانون، لكن المسافة في السّرعة الَلحظية قصيرة، والزمن أيضاً قصير، فعلى سبيل المثال تقاس سرعة السيارة في نصف الثانية 0.5، قطعت مسافة قدرها 7 m، بالتالي سوف تكون السّرعة اللحظية لهذه السيارة تساوي 7 ÷ 0.5 = 14 m / s.

تقاس السّرعة الَلحظية وفقاً للقانون التالي: v_inst = dx ÷ dt علماً أن:

v_inst هي السّرعة الَلحظية: وتقاس بالجملة الدولية بواحدة متر بالثانية m / s.
dx وهي المسافة المقطوعة خلال وحدة الزمن: تقاس بالواحدة الدولية متر m.
dt وهو الزمن اللازم لقطع هذه المسافة: تقاس بالواحدة الدولية ثانية s.

العوامل التي تتوقف عليها السرعة اللحظية

تتوفف السّرعة الَلحظية وفقاً لقانون حسابها على العوامل التالية:

v_inst هي السّرعة الَلحظية: وتقاس بالجملة الدولية بواحدة متر بالثانية m / s.
dx وهي المسافة المقطوعة خلال مدة زمنية قصيرة: تقاس بالواحدة الدولية متر m.
dt الزمن اللازم لقطع مسافة صغيرة معينة: تقاس بالواحدة الدولية ثانية s. [1]

ما هو قانون حساب السرعة اللحظية

إن السّرعة الَلحظية عبارة عن معدل تغيير المسافة التي يقطعها الجسم، خلال وحدة الزمن، وتقاس بوحدة المتر بالثانية m / s وفقاً للقانون التالي:

السّرعة الَلحظية (v) = المسافة ÷ الزمن؛ ويعطى القانون بالرموز على النحو التالي v_inst = dx ÷ dt.

ملاحظة: وفقاً لتجربة متجهات السّرعة الَلحظية فإن السّرعة الَلحظية تكون إما أكبر من أو تساوي الصفر، وهي عبارة عن مؤشر أو كمية عددية منتظمة تعبر عن معدل تغيير السّرعة خلال مدة زمنية قصيرة، ويمكن القول أن السّرعة الَلحظية هي الحد المتوسط للسرعة ضمن فاصل زمني قصير جداً.

على سبيل المثال سارت مركبة 50 متر m ضمن 0.5 s ثانية، كم سوف تكون سرعتها الَلحظية؟

في البداية يجب إحصاء المعطيات المسافة dx= 50 m، الزمن dt: 0.5 s ثانية.
والمطلوب حساب السّرعة اللَحظية خلال واحدة الزمن.
ووفقاً للقانون v_inst = dx ÷ dt، فإن v_inst = 50 ÷ 0.5 = 100 m.s. [2]

تمارين حول كيفية حساب السرعة اللحظية

فيما يلي يتم عرض مجموعة من الأمثلة عن السّرعة الَلحظية، ومطبق عليها قانون السّرعة الَلحظية، وحساب كل من المسافة، والزمن:

سارت مركبة 20 متر m ضمن 1.5 s ثانية، أحسب سرعتها اللحظية؟

المعطيات: المسافة dx= 20 m، الزمن dt: 1.5 s ثانية.
المطلوب: حساب السّرعة الَلحظية.
القانون: v_inst = dx ÷ dt.
الحل: v_inst = 20 ÷ 1.5 = تقريباً 13.3 m.s.

مشت سيارة 20 m متر بمقدار وكانت سرعتها الَلحظية 40 m.s، أحسب الزمن؟

المعطيات: المسافة dx= 20 m، السّرعة الَلحظية v_inst: 40 m.s.
المطلوب: حساب الزمن.
القانون: dt = dx ÷ v_inst.
الحل: dt = 20 ÷ 40 = 0.5 s.

سارت سيارة على طريق بسرعة ثابتة 10 m.s، بزمن 0.5 ثانية، أحسب المسافة التي قطعتها؟

المعطيات: المسافة dt = 0.5 s، السّرعة الَلحظية v_inst: 10 m.s.
المطلوب: حساب المسافة التي قطعتها.
القانون: dx = dt × v_inst.
الحل: dx = 10 × 0.5 = 5 m.

هل يمكن أن تتساوى السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية

نعم، يمكن أن تتساوى السرعة المتوسطة والسّرعة الَلحظية لجسم ما في حال كان الجسم يسير في حركة منتظمة.

فالسرعة المتوسطة يتم التعبير عنها على أنها معدل يقيس المسافة التي يقطعها الجسم خلال فترة زمنية معينة، يتم حسابها وفقاً للقانون حاصل قسمة المسافة المقطوعة على إجمالي الوقت الذي يستغرقه الجسم لقطع هذه المسافة.

أما السّرعة الَلحظية فهو المؤشر الذي يعبر عن سرعة الجسم خلال لحظة معينة، وقانون قياس السّرعة الَلحظية مشابه لقانون السرعة المتوسطة، أي حاصل قسمة المسافة المقطوعة على الزمن اللازم لقطعها.

والحري بالذكرلا يمكن أن تتساوى السرعة المتوسطة والسّرعة الَلحظية للجسم المتحرك إلا في حال كان الجسم يتحرك حركة منتظمة.

ومعنى أن الجسم يتحرك حركة منظمة أي يسير مسافة ثابتة خلال فترات زمنية متساوية، فعلى سبيل المثال في حال قطع سيارة مسافة 30 كيلو متر km خلال ساعة واحدة، فستكون سرعته المتوسطة 30 km.h كيلومتر بالساعة، لذا حركة هذه السيارة هي حركة منتظمة. [3]

المراجع

بتول المنصور