التسارع في الفيزياء
تعرف السرعة بأنّها المسافة المقطوعة في وحدة الزمن حيث أنها السرعة التي يتحرك بها الجسم وتعد كمية قياسية أي يعبر عنها بمقدار فقط وفي حالة الزيادة في حركة الجسم ذلك يعني أنّ السرعة تزداد، أما البطء في الحركة يعني أنها تنتاقص، و في حالة عدم الحركة تكون السرعة صفر، والطريقة الأكثر شيوعًا لحساب السرعة هي التطبيق على العلاقة: السرعة=المسافة/ الزمن، وقد تكون السرعة ثابتة في حالة حركة الجسم بإزاحات وأزمنة متساوية، وسيتم في هذا المقال توضيح مفهوم التسارع.
التسارع في الفيزياء
يعرف التسارع في الفيزياء بأنّه معدل تغير السرعة مع الزمن من حيث المقدار والاتجاه ونظرًا لذلك فإن التسارع يعتبر كمية متجهة وقد يكون لنقطة أو لكائن تسارع طالما أنّه يتحرك في خط مستقيم سواء يسرع أو يبطئ، وأيضًا للحركة الدائرية تسارع حتى لو كانت الحركة بسرعة ثابتة؛ وذلك لأنّ اتجاهها يتغير باستمرار والنتيجة أنّ كلا التأثرين تغير السرعة والاتجاه يساهمان في حدوث التسارع للأجسام[١]، وأما في حالة عدم تغير السرعة والاتجاه فلا يوجد تسارع بغض النظر عن مقدار السرعة حينها، وكمثال لتوضيح ذلك في حالة حركة طائرة بسرعة ثابتة تبلغ 800 ميل /الساعة على طول الخط المستقيم فإنّ التسارع عندها صفر؛ والسبب أنّ السرعة لا تتغير، ولكن في حالة هبوط الطائرة ستتغير السرعة فسيكون لها تسارع منذ بدايتها بالهبوط[٢].
كيفية حساب التسارع
يمكن حساب التسارع في حالة معرفة التغير الكلي للسرعة والزمن المستغرق لتغييرها، وبذلك تكون وحدة التسارع هي متر/ثانية مربع، وكما أنّه بحاجة أيضًا لتحديد اتجاه التسارع ويتم ذلك بتحديد اتجاه الحركة وبالوصف البسيط مثل:شمالًا أو شرقًا أو يمين أو يسار أو أعلى أو أسفل، وبالإضافة إلى ذلك يمكن أن يكون التسارع موجبًا أو سالبًا ولتوضيح ذلك مثلًا في حالة حركة سيارة بخط مستقيم وزادت سرعتها فيكون هنا التسارع موجب ولكن إذا تباطأت السيارة يكون سالبًا، ويتم حساب التسارع وفقًا للمعادلات الآتية:[٣]
متوسط التسارع = التغير في السرعة / التغيير في الزمن.
التغير في السرعة = السرعة النهائية – سرعة البدء.
أمثلة على التسارع
يتم حساب التسارع بالتطبيق على المعادلات السابقة وأهم خطوة في الحل هي تحديد السرعة النهائية وسرعة البدء ثم البدء بالتطبيق وبالنهاية وضع وحدة التسارع، وسيتم توضيح ذلك من خلال الأمثلة فيما يأتي:[٢]
يتحرك نمر من السكون إلى سرعة مقدارها 12م/ث في زمن مقداره 3 ثواني، احسب مقدار التسارع؟: وحل هذه المسألة أولاً يبدأ من معرفة أنّ السرعة البدائية= صفر؛ لأنّه بدأ الحركة من السكون، والسرعة النهائية= 12م/ث، وبالتعويض على المعادلة السابقة: متوسط التسارع= التغيير في السرعة/ التغيير في الزمن، يتبين أنّ متوسط التسارع =4 م/ث مربع.
يطير نسر إلى اليسار بسرعة 34 م/ث وعندما هبّت عاصفة من الرياح على النسر أدى ذلك إلى تباطئه بتسارع ثابت مقداره 8 م/ ث مربع، ماذا ستكون سرعة النسر في حالة هبوب الريح لمدة 3 ثوان؟: وحل هذه المسألة يبدأ من معرفة بما أنّ النسر تباطأ فإن التسارع سالبًا وبتطبيق المعطيات على المعادلات يتبين أن السرعة النهائية هي 10 م/ث، وذلك لأن متوسط التغير في السرعة هو -24، وبمعرفة السرعة البدائية وبتطبيق معادلة التغير في السرعة ينتج أن -24+34=10.
