الحركة في الفيزياء
الحركة هي انتقال الجسم من مكان إلى آخر بمعنى أن تتغير إحداثيات موقعه بالنسبة للزمن، وتختلف طريقة حركة الجسم فهناك الإزاحة وهي الحركة الأفقية المستقيمة والحركة الدورانية حول مركز ما والحركة المنحنية مثل حركة الرصاصة، وعندما يتحرك الجسم ويقطع مسافة بفترة زمنية معينة يُصبح لديه سرعة، وعند قياس معدل السرعة ينتج مفهوم التسارع والذي يهتم بدراسة الأسباب التي أدت إلى زيادة السرعة، وبما أن الحركة المتسارعة هي احد مفاهيم الحركة في فيزياء، سيتم في هذا المقال تقديم بحث عن الحركة المتسارعة بشيء من التفصيل.[١]
بحث عن الحركة المتسارعة
قبل البدء بالبحث عن الحركة المتسارعة لا بد من تعريف التسارع؛ إذ يُعرّف التسارع بأنه معدل التغير الزمني للسرعة والذي يُقاس بوحدة م/ث2 وبما أن قيمة التسارع كمية متجهة فقد تكون قيمتها موجبة أو سالبة أو حتى صفر، ويكون التسارع موجبًا عندما تكون حركة تسارع الجسم مع اتجاه الحركة، ويكون سالبًا عندما يكون التسارع بعكس الاتجاه مثل الضغط على مكابح السيارة لتقليل السرعة ويكون صفرًا عندما تكون السرعة ثابتة ولا تتغير مع الزمن، وقد قام العالم إسحاق نيوتن بدراسة تأثير كتلة الجسم والقوة المُطبقة عليها في حساب التسارع ووضع قانون نيوتن الثاني، وإذا تم رسم العلاقة على منحنى ما فإن التسارع يكون هو ميل المنحنى، كما يمكن قياس قيمة التسارع حسب العلاقة الآتية:[٢]
التسارع = مجموع القوى المؤثرة على الجسم ÷ كتلة الجسم
وفي البحث عن الحركة المتسارعة يتم استنتاج أنها تُقسم إلى ثلاثة أقسام وهي: التسارع والحركة بتسارع ثابت والسقوط الحر، وكما ذُكر سابقًا فإن التسارع قد يكون موجبًا فتزيد قيمة التسارع مع الزمن، أو سالبًا فتتباطئ حركة الجسم وقيمة تسارعه مع الزمن، وذلك حسب اتجاه حركة الجسم وحسب اتجاه سرعته، وهناك ثلاثة أنواع للتسارع وهي: التسارع المنتظم والتسارع المتوسط والتسارع اللحظي، ويكون التسارع منتظمًا في حالة تغير السرعة المنتظم مع الزمن ويكون متوسطًا في حالة تحديد فترة زمنية معينة وحساب قيمة التسارع فيها ويكون لحظيًا عند قياس قيمة التسارع خلال فترة زمنية قصيرة جدًا.[٢]
كما أن البحث عن الحركة المتسارعة يتضمن الحديث عن موضوع الحركة بتسارع ثابت كنوع من أنواع الحركة المتسارعة، وعندما تتغير سرعة الجسم بشكل ثابت بنفس المقدار مع مرور الزمن يكون هناك تسارع ثابت، أما إذا كانت السرعة ثابتة فسوف يكون التسارع صفر لذلك يجب الانتباه على السرعة وتغيرها مع الزمن، فمثلًا كانت السرعة في الثانية الأولى 10 م/ث وفي الثانية الثانية 20 م/ث وفي الثانية الثالثة 30 م/ث مع ملاحظة أن السرعة تتغير بمقدار ثابت وهو 10 م/ث ففي هذه الحالة يكون التسارع ثابتًا أو منتظمًا، وتُصنف حركة الجسم على أنها حركة من نوع التسارع الثابت.[٣]
كما يشمل بحث عن الحركة المتسارعة توضيحًا للسقوط الحر، وهو نوع من أنواع الحركة المتسارعة، ويُعرّف بأنه حركة الجسم بالنسبة للجاذبية الأرضية وسقوطه بدون تأثير أي قوة عليه ماعدا قوة الجاذبية الأرضية التي تعتمد على كتلة الجسم الساقط وإهمال مقاومة الهواء له، وهذه الأجسام الساقطة سقوطًا حرًا من ارتفاع معين تتغير سرعتها باستمرار أي أن قيمة السرعة تختلف من زمن إلى آخر وتبدأ سرعتها عند سقوطها من قيمة الصفر، ثم تبدأ بالزيادة حتى تصل إلى أعلى قيمة لها عند وصولها قريبًا من سطح الأرض، وتكون قيمة التسارع هي نفسها قيمة تسارع الجاذبية الأرضية وتساوي 9.8 م/ث2 ويُرمز لها بالرمز g وفي بعض الأحيان يتم تقريب القيمة إلى 10 م/ث2 لسهولة استخدامها في الحسابات الفيزيائية، وتزداد قيمة المسافة المقطوعة من ثانية إلى أخرى ويكون اتجاه التسارع إلى أسفل.[٤]
ومن التطبيقات التي تستخدم الحركة المتسارعة ويستخدمها الأشخاص بكثرة مثل البوصلة الموجودة كتطبيق على الهواتف الذكية، ومن خلال استخدام مقياس التسارع يستطيع بطريقة ما تحديد الاتجاه الموجود فيه الهاتف وتحديد موقعه بالشكل الصحيح، كما يمكن استخدام مقياس التسارع في تحديد مواقع الزلازل والكشف المبكر عنها وتقليل الضرر الناتج عنها، وفي الأجهزة الطبية والأطراف الصناعية لتمكين الطرف الصناعي من الحركة أو زيادة سرعته عن طريق استشعار الحركة أو من الذبذبات، وفي أجهزة الكمبيوتر المحمولة حيث أنه إذا تم سقوط الكمبيوتر المحمول فجأة أثناء الاستخدام فسوف يقوم مقياس التسارع باكتشاف السقوط الحر المفاجئ وإيقاف تشغيل القرص الصلب على الفور وتجنب تعرض محرك الأقراص الصلبة للتلف، وفي السيارات كطريقة للكشف عن حوادث السيارات وفتح الأكياس الهوائية بشكل فوري تقريبًا لتجنب خسائر في الأرواح. [٥]
كما يمكن في البحث عن الحركة المتسارعة دراسة حركة الكواكب والنجوم حول الشمس في مداراتها الفلكية، فإن الكواكب تخضع لتغير السرعة مع الزمن في كل ثانية وفي كل دقيقة يتغير موقع الكوكب بالنسبة للشمس فيؤدي إلى تغير تسارعه، ولكن سرعة الكوكب في المدار ثابتة لكن الاتجاه بالنسبة لموقع الشمس يتغير فقط، لذلك يُعرف التسارع بأنه متجه السرعة، وهذا النوع من الحركة المتسارعة ناتج عن الحركة الدائرية للجسم، كما هو الحال في حركة الإلكترونات في مجال كهربائي لتوليد الكهرباء فإن حركة الإلكترونات تخضع لقوانين الحركة والسرعة والتسارع، ويرجع الفضل في اكتشاف قوانين الحركة وحساب التسارع إلى العالم الفيزيائي إسحاق نيوتن وقوانينه الثلاث.[٢]
المراجع
- ↑ "Motion", www.en.wikipedia.org, Retrieved 24-07-2019. Edited.
- ^ أ ب ت "Acceleration", www.wikiwand.com, Retrieved 24-07-2019. Edited.
- ↑ "Constant Acceleration", www.physicsclassroom.com, Retrieved 24-07-2019. Edited.
- ↑ "free-falling", www.physicsclassroom.com, Retrieved 24-07-2019. Edited.
- ↑ "accelerometers", www.livescience.com, Retrieved 24-07-2019. Edited.
