معدل التسارع من أهم المعدلات الميكانيكية، والميكانيكا هو العلم الذي تولد من الفيزياء، وتعرف الميكانيكا بالمنهج العلمي الذي يهتم بدراسة جميع القوى على الأشياء وحركتها بشكل عام، و إذا أخذنا في الاعتبار عددًا من الطرق لتغيير تسارع الأجسام لزيادة سرعة الجسم، فهذا سؤال يخضع لقوانين الميكانيكا والفيزياء يجب أولاً الإجابة على هذا السؤال، ثم من خلال موقع ويب نتحدث بإسهاب عن التسارع من حيث تعريفه. ومن حيث أشكاله من واقع حياتنا العملية.
إحدى طرق تغيير عجلة الجسم هي زيادة سرعة الجسم
كما ذكرنا سابقًا، إذا اعتبرنا هذا سؤالًا، تم حذف أوله “Is” و “is”، أي أن الجملة الأصلية هي الأصح، “هل هناك أي شرح طريقة لتغيير تسارع الأجسام لزيادة سرعة الجسم ” يمكننا الرد على ذلك، لكن أولاً نشرح بعض الأشياء حتى يحصل الناس على الفكرة الصحيحة.
- يمكننا الإجابة على السؤال هنا بكلمة واحدة، وهو نعم يمكن ذلك، يمكننا تغيير تسارع الأجسام عن طريق زيادة سرعة الجسم، لكنني أنتظر حتى تفهم أن السؤال به بعض الالتباس، وأنا أعلم أن الميكانيكا ووالدتها، الفيزياء، تقبل فقط الدقة القصوى.
- لأنه إذا قمنا بزيادة سرعة الجسم، فسيكون التغيير في معدل التسارع موجبًا، لأن معدل التسارع يمكن تغييره إلى سالب عن طريق تقليل سرعة الجسم.
- أي أنه يمكننا تغيير معدل التسارع، إما بالزيادة أو النقصان، وليس بالضرورة أن كلمة “تغيير” تعني فقط زيادة في التسارع عن طريق زيادة السرعة، وسأذكر لك أمثلة على أنه يمكن تغيير التسارع إلى سالب عن طريق تقليل السرعة.
- ستفهم ما أعنيه إذا أخبرتك أن الإجابة ستكون كاملة دون أي تفسير إذا كان السؤال هو “هل هناك شرح طريقة لزيادة تسارع الأجسام لزيادة سرعة الجسم”.
- أو لنفترض أن هناك معادلة حقيقية أخرى للسؤال وهي “هل هناك أي شرح طريقة لتغيير تسارع الأجسام لتغيير سرعة الجسم” ثم سيكون صحيحًا تمامًا أيضًا.
ما هو معدل التسارع
معدل التسارع، والذي كان يسمى “التسارع” في الميكانيكا القديمة أو الكلاسيكية وكما درسنا في المدارس هو معدل تغير السرعة فيما يتعلق بالوقت، وهو ببساطة مقدار التغيير في اتجاه وسرعة الجسم.
- يمكننا أن نفهم هذا من خلال قانون نيوتن الثاني للحركة، والذي ينص على أن معدل تسارع الجسم الذي يكتسبه بسبب وقوعه تحت تأثير قوة معينة يتناسب طرديًا مع مجموع القوى المؤثرة عليه، وفي اتجاههم.
- أي أن القوة المحركة لجسم ما تساوي حاصل ضرب كتلته وسرعته. F = MA
- حيث F هي القوة، M كتلة و A تسارع.
- إذا طلبت بعض التبسيط، فسنقدم لك أيها القراء الأعزاء. على سبيل المثال، لنفترض أن هناك طائرة نريد زيادة تسارعها، ثم يجب تقليل كتلتها أو زيادة القوى المؤثرة عليها، مثل زيادة قوة المحرك، على سبيل المثال.
- لاحظ أن مصنعي الطائرات والسيارات يطورون دائمًا تصميماتهم لجعلها أكثر قوة وانسيابية من أجل زيادة القوى المؤثرة على الجسم، وبالتالي يزيد التسارع في أقصر وقت ممكن.
- ألم تسمع إعلانًا عن سيارة تتحدث عن ميزات تسارعها، وأنها قد تصل سرعتها إلى 100 كيلومتر في الساعة في ثوانٍ، ويمكنها مضاعفة التسارع بعد مرور وقت أقصر.
الفرق بين السرعة والتسارع
كثير من الناس يخلطون بين اثنين من أهم المعدلات البدنية، السرعة والتسارع. تبسيط الأمر ومعرفة الاختلاف مع هذه الجملة البسيطة “السرعة هي السرعة”، هل تعلم ذلك ، السرعة هي مصطلح بسيط يعرفه الجميع، سواء السائقين أو المهندسين أو حتى عامة الناس، لا تخلطها مع شيء أكثر معقدة مثل التسارع.
- هذا يعني أن السرعة هي “معدل التغير في المسافات بالنسبة للوقت، على سبيل المثال، سيارة تسير بسرعة 100 كم / ساعة، ومعنى الكلمة أنها تقطع مسافة 100 كم في وقت ساعة، أي أن هناك كائنات تتحرك بسرعة مئات الكيلومترات في الساعة وتسارعها يساوي صفرًا.
- أما التسارع فهو معدل تغير السرعة إذا غيرنا الزمن. على سبيل المثال، نفس السيارة التي تسير بسرعة 100 كم بدأت تتسارع بشكل إيجابي من الصفر حتى وصلت إلى هذه السرعة. كانت سرعتها صفرًا ثم زادت مرارًا وتكرارًا حتى وصلت إلى السرعة النهائية، لذا فإن التسارع هو المعدل الذي زادت فيه كل سرعة تصل إليها السيارة حتى تصل إلى سرعتها النهائية الثابتة، وعندما تصل إلى هذه السرعة النهائية يكون معدل التسارع صفرًا. أي أن معدل التسارع يصل إلى الصفر عندما تكون السرعة غير ثابتة، فلا يطرأ عليها أدنى تغيير.
أنواع التسارع
للتسريع أنواع وتصنيفات كثيرة جدًا، نأخذ أهمها لغرض التبسيط وسهولة الاستيعاب، مع العلم أن هناك حالات خاصة لا تتكرر كثيرًا، لكن علمًا دقيقًا جدًا مثل هذا العلم المثير للاهتمام لن يكون تم التغاضي عنها، حيث أن الفيزياء ونسلها ميكانيكا تتفرع إلى إحصائيات وديناميكيات تهتم بدراسة كل شيء تقريبًا عن الأشياء وتأثير القوى فيها، وحتى في حالات نادرة، يمكن استخدامها في الصناعات والعلوم ذات الأهمية الكبيرة مثل الصواريخ والمفاعلات النووية والمصانع وعلوم الفضاء ووسائل النقل مثل الطائرات والسيارات والقطارات وأشياء أخرى لا حصر لها.
تسارع موحد
هو عندما يتغير معدل التسارع من بداية الحركة إلى نهايتها بمعدل ثابت، أي أن معدل التسارع في كل لحظة يساوي نفسه في كل من اللحظات التالية أثناء وجود بعض التأثير على الجسم، على سبيل المثال، 100 متر لكل ثانية مربعة = 100 متر / ثانية 2، وهذا يعني أن التسارع سيكون ثابتًا على نفس الرقم طوال وقت الحركة.
تسارع غير منتظم
يسمى التسارع غير المنتظم إذا كان معدل التغيير في التسارع غير ثابت ويتغير بشكل غير متساو، مثل تحرك الجسم بسرعة كبيرة ورفع أو خفض السرعة بشكل غير ثابت، على سبيل المثال عند الحديث عن التسارع المنتظم، كان معدل التسارع ثابت على رقم معين طوال رحلة الجسم، ولكن هنا قد يكون في الثانية الأولى = 100 متر لكل ثانية مربعة = 100 متر / ثانية 2، ثم يتغير في الثانية إلى 70 مترًا لكل ثانية مربعة = 70 مترًا / ثانية 2، وبعد ذلك يزداد مع مقدار معين من الوقت إلى 150 مترًا لكل ثانية مربعة = 150 مترًا / ثانية 2، وبالتالي يتغير المعدل بشكل غير متسق.
تسارع إيجابي
إنه في حالة زيادة التسارع، وهذا في حالات مثل الزيادة الصعودية في السرعة، أي أن منحنى التسارع يتزايد باستمرار.
تسارع سلبي
عندما ينخفض التسارع إلى ما دون الصفر، في حالة مثل ضغط مكابح القطار، على سبيل المثال، اترك قطارًا يسير بسرعة 100 كم / ساعة وسائقه يضغط على الفرامل لإيقاف القطار. يصبح التسارع سالبًا، أي أن معدل التغير في التسارع يتناقص ويستمر في الانخفاض حتى لحظة التوقف. تغيير الاتجاه يغير إشارة التسارع لأن التسارع يتأثر بسرعة الجسم واتجاهه، وليس فقط السرعة.
تسارع الصفر
هنا التسارع يساوي صفرًا، أي أنه لا يوجد زيادة في معدل التسارع، فهو يحدث في حالة السكون والاستقرار، أي أن السرعة موحدة ولا تتغير، فيكون التسارع يساوي صفرًا، على سبيل المثال، شخص يسافر بسرعة 150 كم / ساعة، ولا يتغير معدل السرعة، لذلك يصبح التغيير في التسارع صفرًا بالتأكيد.
مصادر