حركة الأجسام بسرعة ثابتة

حركة الأجسام بسرعة ثابتة

نصف حركة بعض الأجسام بأنها منتظمة كحركة قمر صناعي يدور في الفضاء بسرعة ثابتة مقدارها 500 م/ ث ولا يغيرها أو حركة جسم ساقط من برج نحو الأرض ، أو حركة جسم ينطلق من السكون ويزيد من سرعته بمعدل 5 م/ث . فتصبح سرعته عند نهاية الثانية الأولى 5 م/ث ، وعند نهاية الثانية الثانية 10 م/ث وعند نهاية الثانية الثالثة 15 م/ث وهكذا . وهنالك أشكال أخرى للحركة المنتظمة لا مجال لبحثها هنا مثل حركة الكواكب حول الشمس والنجوم حول مركز المجرة . ولكن بالمقابل وكما شاهدنا فإن الكثير من الأجسام تتحرك بطريقة أخرى أي أنها تغير سرعتها وزمن حركتها ، فأنت عند مشيك تتحرك حركة غير نظامية ، والسيارة في السفر من بلد لآخر تغير سرعتها حسب ما تواجهه من مواقف وهذا ما نطلق عليه اسم الحركة غير المنتظمة
إن هذا التصنيف للحركة على أنها منتظمة وغير منتظمة هو لغرض التبسيط ولغرض دراسة حركة الأجسام المختلفة ، والحركة مهما ظهرت لنا مضطربة وفوضوية هي في واقع الأمر نظامية لو درست لحظة بلحظة أي خلال فترات زمنية قصيرة .
عندما يتحرك جسم ما بسرعة ثابتة فإنه يُغطي أو يقطع مسافات متساوية في أزمان متساوية ، ويسمى هذا النوع من الحركة باسم الحركة المنتظمة .

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

عندما نتحدث عنالتي قطعتها السيارة، نُحدّد أيضاًالفترة الزمنية ( الزمن ) التي استغرقتها هذه السيارة في قطع المسافة المحدّدة بحديثنا .

المترهو وحدة قياس المسافات ، ومن مضاعفاته وحدة الكيلومتر ، ومن أجزاء المتر وحدة
السنتيمتر.

الثانيةهي 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 السرعة العددية ( في لحظة ما ) بأنه المسافة التي يقطعها جسم ما في وحدة الزمن .

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 .....




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 والإزاحةتعرفت 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 :5كم/ساعة
ـ وإذا قطعت مشيا طريقاً طوله 600 متر في مدة 5دقائق فإن معدل ما تقطعه في الدقيقة الواحدة يساوي :
120م/دقيقة


مثال (1) : جسم يتحرك بسرعة ثابتة مقدارها 6 م لمدة 10 ثواني كم المسافة التي يقطعها ؟؟
الحل : المسافة = السرعة × الزمن
6 م / ث × 10 ث = 60 م

إن حاصل قسمة المسافة على فرق الزمن يعرف بالسرعة Velocity وحيث أن الجسم يقطع المسافة بسرعات مختلفة فإن السرعة المحسوبة تسمى بمتوسط السرعة Average velocity.

السرعة كمية متجهة اتجاهها في اتجاه الإزاحة، لذا قد تكون موجبة أو سالبة أو صفرا ،وكذلك فإنها لا تعتمد على اختيار الموقع المرجعي ،بل تعتمد فقط على الموقعين الابتدائي والنهائي . بينما تمثل السرعة المتوسطة القياسية :المسافة المقطوعة على الزمن المنقضي ، لذا فهي كمية قياسية موجبة دائما .


مثال (1) : جسم يتحرك بسرعة ثابتة مقدارها 5 م لمدة دقيقتين كم المسافة التي يقطعها ؟؟
الحل : المسافة = السرعة × الزمن
5 م / ث × 120 ث = 600 م

سؤال:
- تطير طائرة من موقع يبعد (40 م) عن نقطة الأصل (الموقع المرجعي) ، فتقطع (40 م) في خط مستقيم بعد مرور (1 ث) على بدء حركتها ، وبعد مرور ثانية أخرى تقطع (40 م) أخرى ، وتستمر كذلك حتى نهاية الثانية الخامسة :
- ارسم منحنى الموقع – الزمن للطائرة خلال فترة الخمس ثواني .
- هل سرعة الطائرة ثابتة أم متغيرة ؟ فسر اجابتك .
- احسب ميل الخط المستقيم الذي حصلت عليه . ما الكمية الفيزيائية التي يمثلها الميل ؟
- اكتب معادلة تصف حركة الطائرة وتغير موقعها مع الزمن .
- استخدم المعادلة التي حصلت عليها لايجاد موقع الطائرة بعد مرور (2.5 ث) على بدء طيرانها .


_________________

مع تحيات : المعلم مصطفى دعمس