المقدمة:
الحركة المتسارعة هي حركة جسم يتغير فيها معدل سرعته بمرور الوقت. وهي نوعان: الحركة المتسارعة المنتظمة والحركة المتسارعة غير المنتظمة. تتميز الحركة المتسارعة المنتظمة بتسارع ثابت، بينما تتميز الحركة المتسارعة غير المنتظمة بتسارع متغير. وفي هذا البحث سوف نتناول بالتفصيل أنواع الحركة المتسارعة وخصائصها وقوانينها.
القوانين الأساسية للحركة المتسارعة المنتظمة:
1- قانون التسارع:
التسارع هو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن. وفي حالة الحركة المتسارعة المنتظمة، يكون التسارع ثابتًا. ويعطى قانون التسارع بالعلاقة التالية:
“`
a = (v – u) / t
“`
حيث:
a: التسارع (متر/ثانية²)
v: السرعة النهائية (متر/ثانية)
u: السرعة الابتدائية (متر/ثانية)
t: الزمن (ثانية)
2- قانون السرعة:
السرعة هي معدل تغير موضع الجسم بالنسبة للزمن. وفي حالة الحركة المتسارعة المنتظمة، تتغير السرعة بمعدل ثابت. ويعطى قانون السرعة بالعلاقة التالية:
“`
v = u + at
“`
حيث:
v: السرعة النهائية (متر/ثانية)
u: السرعة الابتدائية (متر/ثانية)
a: التسارع (متر/ثانية²)
t: الزمن (ثانية)
3- قانون المسافة:
المسافة هي إجمالي المسافة التي يقطعها الجسم خلال فترة زمنية محددة. وفي حالة الحركة المتسارعة المنتظمة، تزداد المسافة بمعدل متزايد. ويعطى قانون المسافة بالعلاقة التالية:
“`
s = ut + (1/2)at²
“`
حيث:
s: المسافة (متر)
u: السرعة الابتدائية (متر/ثانية)
a: التسارع (متر/ثانية²)
t: الزمن (ثانية)
خصائص الحركة المتسارعة المنتظمة:
1- تتغير السرعة بمعدل ثابت:
في الحركة المتسارعة المنتظمة، يزداد أو ينقص معدل السرعة بمعدل ثابت بمرور الوقت. وهذا يعني أن التسارع ثابت.
2- المسافة المقطوعة تتناسب طرديًا مع مربع الزمن:
في الحركة المتسارعة المنتظمة، تزداد المسافة المقطوعة بمعدل متزايد بمرور الوقت. وهذا يعني أن المسافة تتناسب طرديًا مع مربع الزمن.
3- الرسم البياني للسرعة مقابل الزمن خط مستقيم:
في الحركة المتسارعة المنتظمة، فإن الرسم البياني للسرعة مقابل الزمن يكون خطًا مستقيمًا. وهذا يعني أن السرعة تتغير بمعدل ثابت بمرور الوقت.
أنواع الحركة المتسارعة غير المنتظمة:
1- الحركة الساقطة:
الحركة الساقطة هي حركة جسم يسقط من ارتفاع معين تحت تأثير الجاذبية الأرضية. في هذه الحركة، يكون التسارع ثابتًا ويساوي تسارع الجاذبية الأرضية (g = 9.8 م/ث²).
2- الحركة المقذوفة:
الحركة المقذوفة هي حركة جسم يُلقى بزاوية معينة بالنسبة للأفق. في هذه الحركة، يكون التسارع متغيرًا ويتكون من مركبتين: تسارع أفقي ثابت وتسارع رأسي ثابت مساوٍ لتسارع الجاذبية الأرضية.
3- الحركة الدائرية المنتظمة:
الحركة الدائرية المنتظمة هي حركة جسم يتحرك بسرعة ثابتة في مسار دائري. في هذه الحركة، يكون التسارع متجهًا نحو مركز الدائرة ويساوي حاصل ضرب مربع السرعة ونصف قطر الدائرة مقسومًا على مربع الفترة الزمنية للدورة الواحدة.
تطبيقات الحركة المتسارعة:
1- الصواريخ:
تعتمد الصواريخ على مبدأ الحركة المتسارعة. يتم إطلاق الصاروخ بسرعة كبيرة بحيث يتغلب على الجاذبية الأرضية وينطلق إلى الفضاء.
2- السيارات:
تعتمد السيارات على مبدأ الحركة المتسارعة. يتم تسريع السيارة عن طريق الضغط على دواسة الوقود.
3- الطائرات:
تعتمد الطائرات على مبدأ الحركة المتسارعة. يتم تسريع الطائرة عن طريق محركها النفاث حتى تصل إلى سرعة كافية للإقلاع.
الخاتمة:
وفي الختام، فإن الحركة المتسارعة هي نوع مهم من الحركة يتميز بتغير معدل السرعة بمرور الوقت. ويمكن تصنيف الحركة المتسارعة إلى نوعين: الحركة المتسارعة المنتظمة والحركة المتسارعة غير المنتظمة. لكل نوع من أنواع الحركة المتسارعة خصائصه وقوانينه الخاصة. وتُستخدم الحركة المتسارعة في العديد من التطبيقات العملية مثل الصواريخ والسيارات والطائرات.