السرعة

السرعة
إنّ السرعةَ، أَو معدل تغيرِ الموقعِ مع الوقتِ، و تعرف بإشتقاق الموقعِ فيما يتعلق بالوقتَ .
• في الميكانيكا الكلاسيكيةِ، يمكن جمع و طرح السُرَع مباشرة.
على سبيل المثال، إذا كانت لدينا سيارة تُسافرُ شرقاً بسرعة 60 كيلومتر في الساعة تجتازهاُ سيارةً أخرى تُسافرُ شرقاً بسرعة 50 كيلومتر بالساعة، مِنْ منظورِ السيارةِ البطيئة تكون السيارة الأولى مسافرة شرقاً بسرعة 60-50 = 10 كيلومتر في الساعة. أما مِنْ منظورِ السيارةِ الأسرعِ، فالسيارة الأبطأ تتُحرّكُ بسرعة 10 كيلومتر في الساعة نحو الغرب.
ماذا لو أنّ السيارة تَمْرُّ شمالا؟ يمكن اعتبار السرعات في هذه الحالة كمتجهات نطبق عليها قوانين جمع المتجهات .
رياضياً، إذا كانت سرعةِ الجسمِ الأولِ في المُناقشةِ السابقةِ ممثلة بالمتجه :
v = vd حيث أنَّ v سرعةَ الجسمِ الأولِ .
وسرعة الجسمِ الثانيِ بالمتجه :
u =ue حيث أن u سرعةُ الجسمِ الثانيِ .
وd وe وحدة متجه في إتّجاهاتِ حركةِ كُلّ جسيم على التوالي،
تكون سرعة الجسمِ الأولِ كما يراها الجسمِ الثانيِ:
v' = v - u
بنفس الطريقة:
u' = u - v
عندما يكون كلا الجسمين يتحركان في نفس الإتّجاهِ، يُمْكِنُ أَنْ تُبسّطَ هذه المعادلةِ إلى:
v' = ( v - u ) d
، أَو بإهْمال الإتّجاهِ، الإختلاف يُمْكِنُ أَنْ يُسلّمَ شروطِ السرعةِ فقط:
v' = v - u
بالتالي السرعة هي مقياس لتغير الموقع بالنسبة للزمن ، وتقاس بالمسافة المقطوعة وقسمتها على الفترة الزمنية التي لزمت لقطع هذه المسافة. وحدة قياس السرعة هي متر/ثانية أو كيلومتر/ ساعة.
يمكن تقسيم السرعة إلى : سرعة متوسطة و سرعة لحظية :
تحسب السرعة المتوسطة بقسمة المسافة المقطوعة بين اللحظة الابتدائية و النهائية على المدة الزمنية للحركة, فهي لا تعطي تفاصيل الحركة في الأزمنة المحصورة بين بداية الحركة و نهايتها.
السرعة اللحظية هي تعريفا سرعة الجسم في لحظة معينة وهي تحسب بأخذ تفاضل المسافة بالنسبة للزمن. في حالة السرع الثابتة فإن السرعة المتوسطة تساوي السرعة اللحظية .
العجلة أو التسارع
العجلة ، أَو معدل تغيرِ السرعةِ مع الزمن :
يمكن تغير التسارع بتَغير السرعة أو تغير الاتجاه (في الحركة الدائرية) ، أَو كلاهما معا.
إذا كانت السرعة v تتناقص ، فيسمى تغير السرعة التباطؤِ . لكن عموماً أيّ تغيير في السرعةِ بما في ذلك التباطؤ ، ندعوه ببساطة (تسارع ) أو(عجلة) كل ما هنالك هو تغيير الاشارة من + إلى - .
والعجلة ،إزدياد السرعة يعتبر تسارع موجب أو انخفاض السرعة (الكبح) تسارع سالب. وحدة قياس التسارع هي متر/ ثانية/ثانية.
الحركة المتسارعة بانتظام : هي حركة يكون فيها التسارع ثابتا وموجبا بحيث في كل واحدة زمن تكون الزيادة في السرعة قيمة ثابتة.
الحركة المتباطئة بانتظام : يكون تسارعها ثابتا و سالبا (الكبح) ،أي يكون تناقص السرعة في واحدة الزمن ثابتا.
السقوط الحر
هو ظاهرة سقوط الأجسام تحت تأثير قوة جاذبية الأرض.
أثبتت التجربة أن سقوط الأجسام في الفراغ ( في غياب الهواء أي أن احتكاك الهواء معدوم) لا يتعلق بكتلتها. فلنتصور مثلا جسما معدنيا ثقيلا وريشة طائر، في لحظة معينة نسقطهما من نفس الارتفاع ثم نقيس لحظة وصولهما للأرض سوف نجد أن كلا الجسمين يصلان في نفس الوقت . وهذه التجربة أداها جاليليو من برج بيزا المائل في العصور الوسطى .
زيادة على ذلك فقد وجد أن حركة السقوط الحر هي حركة متسارعة بانتظام أي أن تسارعها ثابت سمي هذا التسارع بعجلة الجاذبية الأرضية ومقدارها ج=9.81 متر/ثانية/ثانية.
ولكن التسارع نتيجة الجاذبية يختلف من مكان إلى اخر حسب حسب المسافة بين الجسم و مركز الكرة الأرضية ، فالتسارع عند سطح البحر مختلف فوق قمم الجبال العالية وان كان الاختلاف طفيفا للغاية.
ولذلك يختلف وزن الجسم من مكان إلى اخر ،لكن كتلة الجسم ثابتة وتساوى قوة الجذب المؤثرة مقسومة على عجلة الجاذبية الارضية . كذلك يختلف وزن الجسم على الأرض عن وزنه على القمر مثلا ، وذلك لاختلاف قوة جاذبية القمر للجسم . والثابت بالنسبة للجسم هو كتلته وهي خاصية ثابتة.
ولحساب العجلة نتيجة الجاذبية :
حسب قانون نيوتن الثاني فإن القوة المؤثرة على الجسم هي:
ث= ك.ج
وتسمى <<ثقل الجسم>>.
ميكانيك نيوتن
يعرف كذلك بالميكانيك الشعاعي وهو مبني على قوانين نيوتن الثلات:
• قانون نيوتن الأول:
يعرف هذا القانون بقانون الاستمرارية وينص على:الجسم يبقى ساكنا اذا لم توثر فية قوة خارجية و في تعبير يرجع إلى غاليليو إذا ما كان جسم ما معزول أو شبه معزول (أي محصلة القوى المؤثرة عليه معدومة), فإنه إما :
- يبقى ساكنا إلى الأبد .
-أو يتحرك بحركة مستقيمة منتظمة . أي بسرعة ثابتة .
فمثلا: اذا لم تؤثر قوى على الجسم سيظل يتحرك إلى الابد في خط مستقيم و بسرعة ثابتة. ولذلك يسمى هذا القانون بقانون القصور الذاتى ، فالجسم يحاول الابقاء على حالتة اذا تعرض لأى قوى خارجية.

• قانون نيوتن الثاني :
هذا القانون يعرف بقانون مركز العطالة, ويربط بين القوة المؤثرة على الجسم وطبيعة حركته وينص على أنه:
القوة تساوي تغير زخم الجسم في وحدة الزمن ، أي تغير كمية الحركة الجسم مع الزمن .
وهذا يتفق مع ماوجده جاليليو ، القوة المؤثرة على جسم صلب تساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في تسارعه.
القوة=الكتلة X التسارع.
• قانون نيوتن الثالث :
يسمى هذا القانون بقانون الفعل ورد الفعل ينص على أنه:لكل فعل رد فعل مساوي له بالمقدار و معاكس له في الاتجاه.
أي إذا ما أثر جسم أ على جسم ب بقوة ق(أ,ب), فإن الجسم ب سيؤثر على الجسم أ بقوة ق(ب,أ) تساوي ق(أ,ب) و مضادة لها في الاتجاه .
هذا معناه أن جسم أي شخص يؤثر على الأرض بنفس القوة التي تؤثر بها الأرض عليه .
كمية الحركة
و تدعى أيضا الزخم
هي حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته. مشتق كمية الحركة بالنسبة للزمن يساوي إلى محصلة القوى المطبقة على الجسم.
طاقة الحركة
ترطبت طاقة الحركة بمفهوم عمل القوة الذي يساوي حاصل جداء القوة في المسافة المقطوعة. جزء الطاقة المرتبط بسرعة الجسم يسمى طاقة حركية, تجريبيا وجد أن مقدار الطاقة الحركية متناسب مع كتلة الجسم ومع مربع سرعته :
طاقة الحركة = 1/2 الكتلة . سرعة2
,وتقاس طاقة الحركة بوحدة كيلوجرام.متر2 . ثانية-2
الزخم الزاوي
الزخم الزاوي (كمية الحركة الزاوية) لجسم يتحرك حركة دورانية حول مركز دوران هو حاصل ضرب كمية حركة الجسم p في نصف قطر الدوران r .



[center]