القانون الرياضي لحساب السرعة ، حيث يعتمد القانون الرياضي المستخدم لحساب السرعة على المسافة التي يقطعها الجسم ، وعلى الفترة الزمنية التي يستغرقها الجسم في قطع المسافة ، وفي هذه المقالة سنتحدث بالتفصيل عن السرعة في الفيزياء ، وسنشرح ما هو القانون الرياضي المستخدم لحساب سرعة الأجسام.
ما هي السرعة
السرعة هي مقدار المسافة التي يقطعها الجسم في فترة زمنية محددة ، وتعبر السرعة عن معدل التغير في المسافة بالنسبة للوقت المطلوب لقطع هذه المسافة ، ويُرمز إلى السرعة في الحسابات والمعادلات الرياضية بواسطة الرمز v أو الرمز العربي p ويقاس بالأمتار في الثانية. والتي يُشار إليها برمز متر / ثانية أو الرمز s / m ، ويمكن تقسيم السرعة في الفيزياء حسب المتجه أو القيمة القياسية على النحو التالي:[1]
- سرعة الندبة: هي مقياس فيزيائي قياسي يعبر عن سرعة الجسم فقط دون تحديد أي اتجاه لحركة الجسم.
- متجه السرعة: هو كمية مادية متجهة تعبر عن سرعة الجسم مع تحديد اتجاه حركة الجسم.
في الواقع ، هناك فرق بين السرعة والتسارع في الفيزياء ، حيث أن السرعة هي معدل تغير المسافة بالنسبة للوقت ، بينما التسارع هو معدل تغير سرعة الجسم بالنسبة للوقت ، وبالتالي فإن التسارع هو تستخدم لوصف مقدار تغير السرعة أثناء حركة الجسم ، حيث أن سرعة الأجسام غالبًا ما تتغير في الطبيعة مع تغير الأوقات.
راجع أيضًا: هل تسقط جميع الأشياء بنفس السرعة؟
القانون الرياضي لحساب السرعة
القانون الرياضي لحساب السرعة هو قسمة التغيير في المسافة على التغيير في الوقت. على سبيل المثال ، إذا قطعت سيارة مسافة 100 متر في فترة 10 ثوانٍ ، فإن سرعة السيارة في هذه الحالة تساوي 10 أمتار / ثانية ، وذلك بقسمة المسافة المقطوعة بالسيارة ، والتي تساوي 100 متر عن الوقت الذي تستغرقه السيارة في قطع هذه المسافة والذي يساوي 10 ثوانٍ ، وفيما يلي القوانين الفيزيائية المستخدمة في حساب سرعة الأجسام وهذه القوانين هي كما يلي:[2]
السرعة = التغيير في المسافة ÷ التغيير في الوقت n = (P2 – P1) ÷ (g2 – g1) يمكن اختصار القانون على النحو التالي: السرعة = Δ المسافة ÷ Δ الوقت
حيث Δ تعبر عن التغيير ، ووحدة السرعة هي متر / ثانية ، بينما وحدة المسافة هي المتر ، والوقت يقاس بوحدة الثانية.
انظر أيضًا: إحدى طرق تغيير تسارع الجسم هي زيادة سرعة الجسم
أنواع السرعة في الفيزياء
هناك عدة أنواع للسرعة في الفيزياء يمكن حسابها أو قياسها للأشياء التي تتحرك ، وفيما يلي أنواع هذه السرعة التي يمكن حسابها أو قياسها ، وهي كالتالي:[3]
- السرعة اللحظية: هي سرعة الجسم في لحظة معينة فقط ، وهي كمية فيزيائية معيارية ، حيث تعبر هذه السرعة عن مقدار السرعة في وقت معين أثناء حركة الجسم.
- متوسط السرعة: هو إجمالي المسافة المقطوعة مقسومة على الفترة الزمنية الكاملة التي يحتاجها الجسم لتغطية هذه المسافة ، ويعبر عن معدل أو متوسط سرعة الإجراء الحاسم أثناء الحركة.
- السرعة المتغيرة: تعني هذه السرعة أن الجسم يقطع مسافة مختلفة على فترات زمنية متساوية ، أو يقطع مسافة متساوية على فترات زمنية مختلفة ، وفي هذه الحالة لا يساوي التسارع صفرًا.
- السرعة الموحدة: تعني هذه السرعة أن الجسم يقطع مسافة متساوية في فترات زمنية متساوية ، وفي هذه الحالة يكون التسارع صفرًا.
انظر أيضًا: ما الفرق بين المسافة والإزاحة؟
أمثلة على حساب سرعة الأجسام المتحركة
فيما يلي بعض الأمثلة العملية لحساب سرعة الأجسام من خلال القانون الرياضي لحساب السرعة ، وهذه الأمثلة هي كالتالي:
- المثال الأول: حساب متوسط سرعة السيارة التي قطعت 350 كيلومترًا في وقت 4 ساعات فقط طريقة الحل: أولاً يجب عليك تحويل وحدة الكيلومتر إلى وحدة العداد وتحويل الساعات إلى ثوانٍ لإنتاج التالي: 1 كيلومتر = 1000 متر 350 كيلومتر = 350000 متر ساعة واحدة = 3600 ثانية 4 ساعات = 14400 ثانية السرعة = Δ المسافة ÷ Δ سرعة الوقت = 350000 14400 السرعة = 24.3 متر / ثانية
- المثال الثاني: حساب سرعة الدراجة التي قطعت 10 أميال في وقت 45 دقيقة فقط طريقة الحل: يجب عليك أولاً تحويل وحدة الميل إلى وحدة العداد وتحويل الدقائق إلى الثواني لإنتاج التالي: 1 ميل = 1609 متر 10 أميال = 16090 متر 1 دقيقة = 60 ثانية 45 دقيقة = 2700 ثانية السرعة = Δ المسافة ÷ سرعة الوقت = 16090 ÷ 2700 السرعة = 5.95 م / ثانية
- المثال الثالث: حساب الوقت الذي يستغرقه جسم يسافر بسرعة 5 أمتار / ثانية لقطع مسافة 4.6 كم. طريقة الحل: أولاً يجب عليك تحويل وحدة الكيلومتر إلى وحدة متر لإنتاج ما يلي: 1 كيلومتر = 1000 متر 4.6 كيلومتر = 4600 متر السرعة = 5 أمتار / ثانية السرعة = Δ المسافة ÷ Δ الوقت الزمني = Δ المسافة سرعة الوقت = 4600 ÷ 5 الوقت = 920 ثانية الوقت ≈ 15.3 دقيقة
- المثال الرابع: احسب المسافة التي يقطعها شخص يركض بسرعة 1.7 متر / ثانية خلال وقت مدته نصف ساعة طريقة الحل: يجب عليك أولاً تحويل الساعات إلى ثوانٍ لإنتاج ما يلي: 1 ساعة = 3600 ثانية 0.5 ساعة = 1800 ثانية السرعة = 1.7 متر / ثانية السرعة = Δ المسافة ÷ Δ المسافة الزمنية = السرعة × Δ المسافة الزمنية = 1.7 × 1800 المسافة = 3060 متر المسافة 3.06 كم
في ختام هذه المقالة ، علمنا أن القانون الرياضي لحساب السرعة هو قسمة معدل التغير في المسافة على معدل التغير في الزمن. أذكر بعض الأمثلة العملية لكيفية حساب سرعة الأجسام من خلال القانون الرياضي لحساب السرعة.