تعريف السرعة وانواعها

تعريف السرعة 

السرعة هي المسافة التي يتم قطعها خلال وحدة زمنية ، وتُقاس السرعة على أنها نسبة المسافة إلى الوقت الذي تم فيه قطع المسافة ، والسرعة هي كمية عددية لأنها لها اتجاه فقط وليس لها حجم ، وتزداد سرعة الجسم مع انخفاض الوقت ليغطي نفس المسافة ، وتتناسب سرعة الجسم عكسياً مع الوقت ، تزداد سرعة الجسم بزيادة المسافة المغطاه في وقت ثابت ، وتتناسب سرعة الجسم طرديًا مع المسافة المغطاه. [1]

أنواع السرعة

السرعة المنتظمة

الجسم لديه سرعة موحدة إذا كان يغطي مسافات متساوية في فترات زمنية متساوية مهما كانت الفترة الزمنية قصيرة.

وفي المعادلة  S = vt v هي متوسط ​​سرعة الجسم خلال الوقت t ، وذلك لأن سرعة الجسم قد تتغير خلال الفترة الزمنية t ، ومع ذلك إذا كانت سرعة الجسم لا تتغير ولها نفس القيمة ، فيقال إن الجسم يمتلك سرعة موحدة.

السرعة المتغيرة أو السرعة غير المنتظمة

السرعة المتغيرة إذا كان يغطي الجسم مسافة مختلفة في نفس الفترات الزمنية ، ويقال إن الجسم يتحرك بسرعة متغيرة إذا تغيرت سرعته أو اتجاهه أو كلاهما مع مرور الوقت.

على سبيل المثال فإذا كان جسمًا يدور حول دائرة بسرعة موحدة ، فسوف تكون سرعته متغيرة لأن اتجاهه يتغير مع الحركة.

السرعة المتوسطة

من الصعب تحديد مقدار السرعة غير المنتظمة للجسم ، لذلك نستخدم متوسط ​​السرعة ويمكن تعريف السرعة المتوسطة على أنها إجمالي المسافة التي يقطعها الجسم المتحرك مقسومًا على إجمالي الوقت المستغرق لقطع هذه المسافة.

يمثل متوسط ​​السرعة السرعة العادية التي يتحرك بها الجسم المتحرك ليغطي نفس المسافة في نفس الفترة الزمنية.

عندما يكون متوسط ​​سرعة جسم متحرك مساويًا للسرعة العادية ، توصف الحركة بأنها الحركة المنتظمة ، وعندما لا يساوي متوسط ​​سرعة جسم متحرك السرعة العادية ، وهي الحركة التي توصف بأنها حركة غير منتظمة.

تعريف السرعة اللحظية 

هناك اختلاف بين السرعة المتوسطة والسرعة اللحظية حيث تكون السرعة اللحظية هي مقدار السرعة اللحظية ،  فعندما يتحرك شيء ما بسرعة متغيرة ، فإن سرعة ذلك الجسم في أي لحظة زمنية تُعرف بالسرعة اللحظية ، على سبيل المثال ، افترض أن راكب الطائرة في لحظة واحدة كان لديه سرعة لحظية تبلغ .03.0 م / ث ، وفي ذلك الوقت كانت سرعته الفورية 3.0 م / ث. 

أو افترض أن سرعتك اللحظية في وقت ما أثناء رحلة تسوق هي 40 كم / ساعة باتجاه الشمال ، فستكون سرعتك اللحظية في تلك اللحظة 40 كم / ساعة ، نفس المقدار ولكن بدون اتجاه. [2]

تعريف السرعة المتجهة

 السرعة تدرك الاتجاه ، فعند تقييم سرعة جسم ما ، يجب أن تتبع الاتجاه ، فعندما نقول إن سرعة جسم ما تبلغ 55 ميل / ساعة فهذا لا يكون كافي ، فيجب أن يكون لديك معلومات عن الاتجاه من أجل وصف سرعة الجسم بشكل كامل.

على سبيل المثال ، يجب أن تصف سرعة جسم ما على أنه 44 ميل / ساعة غربا ، ويمكن معرفة اتجاه السرعة فهو نفس اتجاه تحرك الجسم ، ولا يهم ما إذا كان الجسم سريع او بطئ ، فإذا كان جسم ما يتحرك إلى اليمين ، فإن سرعته توصف بأنها في اتجاه اليمين ، إذا كان جسم ما يتحرك لأسفل ، فإن سرعته توصف بأنها لأسفل. 

وبال بحث عن السرعة المتجهة النسبية تجد أنها يكون لها قيمة موجبة أو سلبية أو صفرية ، وتكون موجبة عندما تكون الإزاحة موجبة (أي عندما يتحرك الجسم في اتجاه زيادة تنسيق الموضع ) وسالب عندما يكون الإزاحة سالبة.

وبذلك يتضح الفرق بين السرعة المتوسطة والسرعة المتجهة المتوسطة  ، حيث تقيس السرعة المتوسطة متوسط السرعة بينما تحسب السرعة المتجهة المتوسطة متوسط اتجاه السرعة .[3]

تعريف التسارع

التسارع هو الاسم الذي نطلقه على أي عملية تتغير فيها السرعة ،  ونظرًا لأن السرعة هي سرعة واتجاه ، فهناك طريقتان فقط يمكنك من خلالها زيادة السرعة: تغيير سرعتك أو تغيير اتجاهك أو تغيير كليهما ، إذا كنت لا تغير سرعتك ولا تغير اتجاهك ، فسوف يمكنك التسارع بغض النظر عن السرعة التي تسير بها .

لذلك تكون الطائرة النفاثة التي تتحرك بسرعة ثابتة تبلغ 800 ميل في الساعة على طول خط مستقيم لها تسارع صفري ، على الرغم من أن الطائرة تتحرك بسرعة كبيرة ، لأن السرعة لا تتغير ، وعندما تهبط الطائرة وتتوقف بسرعة ، سيكون لها تسارع لأن السرعة تغيرت. [4]

قياس السرعة

طرق قياس السرعة تختلف عن قياس التسارع ولذلك تكون قوانين السرعة والتسارع مختلفين،  ومن خلال السرعة يمكننا معرفة مدى سرعة سفر شيء ما أو شخص ما ، ويمكنك إيجاد متوسط ​​سرعة جسم ما إذا كنت تعرف المسافة المقطوعة والوقت المستغرق ، ويمكن قياس السرعة من خلال التبرير الاستقرائي والتخمين.

معادلة السرعة

قانون السرعة هو : السرعة = المسافة ÷ الوقت ، ولمعرفة وحدات السرعة ، تحتاج إلى معرفة وحدتي المسافة والوقت.

ففي هذا المثال ، تكون المسافة بالأمتار (م) والوقت بالثواني (ثوانٍ) ، لذلك ستكون الوحدات بالأمتار في الثانية (م / ث) .

يمكن إعادة ترتيب سرعة الصيغة = المسافة ÷ الوقت ، تمامًا مثل أي معادلة أخرى ، ويمكن إعادة ترتيب الصيغة بثلاث طرق وهي:

• السرعة = المسافة ÷ الوقت
• المسافة = السرعة × الوقت
• الوقت = المسافة ÷ السرعة

لحساب أحد المتغيرات (السرعة أو المسافة أو الوقت) نحتاج إلى المتغيرين الآخرين ، على سبيل المثال ، لإيجاد الوقت المستغرق للقيام برحلة ، نحتاج إلى طول الرحلة وسرعة السفر.[5]

وحدة السرعة

السرعة هي المعدل الذي يتغير عنده موضع الجسم ، وتُقاس بالأمتار في الثانية ، وعلى سبيل المثال ، إذا بدأ شيء ما من الأصل ، ثم تحرك ثلاثة أمتار في ثلاث ثوان ، فإن سرعته تكون مترًا واحدًا في الثانية.

ووحدات السرعة الأكثر شيوعًا هي متر في الثانية (م / ث) ، كيلومتر في الساعة (كم / ساعة) وأميال في الساعة (ميل / ساعة) ، فعندما تقاس المسافة بالمتر والوقت يقاس بالثانية ، تكون وحدة قياس السرعة (م / ث) ، وعندما تقاس المسافة بالكيلومتر ويقاس الوقت بالساعة ، ولذلك تكون وحدة قياس السرعة (كم / ساعة). [6]

حساب سرعة السيارة

لقياس السرعة في المركبات ، يتم استخدام عدادات السرعة ، و لقياس المسافة المقطوعة تستخدم عدادات المسافات ، ففي رحلة السيارة النموذجية ستتغير سرعة السيارة ، والمسافة تكون مقسومة على الوقت وتحسب متوسط ​​سرعة السيارة.

مثال

تقطع السيارة 120 ميلاً في ساعتين و 30 دقيقة ، احسب متوسط ​​سرعة السيارة م / س.

وحدات السرعة أميال في الساعة لذا يجب أن يكون الوقت بالساعات.

هناك 60 دقيقة في ساعة واحدة ، 30 دقيقة نصف ساعة.

الوقت الإجمالي للرحلة 2.5 ساعة.

متوسط ​​السرعة 48 ميلا في الساعة.

يمكن إعادة ترتيب معادلة السرعة لحساب الوقت المستغرق أو المسافة المقطوعة. [7]