بحث عن السرعة المتجهة

اكتشف العالم جاليليو مبدأ التَّسارع أو ما يُسمَّى بالعجلة؛ حيث كان قد اكتشف أنَّ الجسم المتدحرج تزيد سرعته بنفس المقدار في الفترات الزَّمنيَّة المتساويَّة، ولقد كان (جاليليو) يعتقد بأنَّ أيَّ جسمٍ ساقطٍ تزيدُ سرعته بنفس المقدار بعد كلِّ متر يقطعه، إلا أنه وبعد العديد من التجارب اتَّضح له بأنَّ سرعته تزداد بنفس المقدار بعد كل ثانيةٍ تمُرُّ، وبما أنَّ التسارع يعتمدُ بشكلٍ رئيسٍ على السرعة فإنّنا في هذا المقال نستعرض بحثا عن السرعة المتجهة.

تعريف السرعة المتجهة

السرعة المتجهة هي كمية فيزيائية متجهة تحتاج حتى يتم التعبير عنها إلى مقدارٍ واتجاه، فمثلاً نقول إن السيارة تتحرك بسرعة 50 كم/ساعة باتجاه الشمال، فمقدار سرعة السيارة هو 50 كم/ساعة، بينما اتجاه حركة السيارة نحو الشمال.

يمكن تقسيم السرعة بشكلٍ عام إلى سرعة متوسطة أو سرعة لحظية، وفي حالة السرعة المتجهة فإن السرعة المتجهة المتوسطة هي مقدار التغير في الإزاحة (Δف) مقسوماً على الزمن الكلي (Δز)، أي إننا سوف نحتاج إلى موضع ابتدائي وموضع نهائي، وزمن ابتدائي وزمن نهائي.

قانون السرعة المتوسطة المتجهة

السرعة المتجهة:هي المسافة التي يقطعها الجسم في وحدة الزمن وهي قيمة متجهة، أي تتميز باتجاه معين. هذه خاصية هامة للسرعة.

أولا السرعة لها قيمة معينة تقاس المتر/ثانية أو كيلومتر/ساعة.

ثانيا نميز اتجاه السرعة في الرياضيات بسهم لتسهيل الحسابات.

قانون حساب الحركة المستقيمة المنتظمة هو: السرعة = المسافة / الزمن. أما بالنسبة للحركات التي تتغير بانتظام فهو: (التسارع*الزمن) + السرعة الابتدائية.

ما العلاقة بين السرعة المتجهة والتسارع

تُعرف السرعة المتجهة على أنها قيمة متجهة وهي المسافة التي يقطعها الجسم في وحدة الزمن، حيث أنها تتميز باتجاه معين.
تعتبر هذه من أهم خواص السرعة، والسرعة لها قيمة معينة يمكن قياسها بالمتر لكل ثانية، أو كيلو متر لكل ساعة، ويمكن تمييز اتجاه السرعة في الرياضيات بسهم حتى يمكن تسهيل الحسابات
التسارع هو السرعة غير العجلة، والمقصود بالتسارع هو كل التغيرات التي تحدث في مقدار السرعة أو في اتجاهها أثناء وحدة زمنية معينة .
مقياس وحدة العجلة: (متر/ثانية) /ثانية أي متر في الثانية المربعة، أو (كيلومتر/ساعة)/ساعة أي كيلومتر في الساعة المربعة.

وحدة قياس السرعة الزاوية المتجهة

في حالة الحركة الخطية حيث تعرف السرعة المتوسطة بأنها الإزاحة مقسومة على الزمن، حيث ω (الحرف اللاتيني أوميجا) هي السرعة الزاوية. والوحدات النموذجية للسرعة الزاوية ω هي الزاوية النصف قطرية لكل ثانية، والدرجات لكل ثانية. والدورات لكل دقيقة.
من الممكن أن تدور عجلتان في " اتجاهين" مختلفين: اتجاه دوران عقارب الساعة وعكس اتجاه دوران عقارب الساعة.
الإزاحة الزاوية θ والسرعة الزاوية ω حول محور ثابت متجهان مثل عزوم الدوران، يمكن أن يكون لأي منهما أحد اتجاهين متضادين للدوران. وعادة يعتبر الدوران في عكس اتجاه دوران عقارب الساعة موجباً في اتجاه دوران عقارب الساعة سالباً. ومن ثم فإن المعادلات المحتوية على كميات زاوية سوف تعطي إجابات يمكن تفسيرها بما يتفق مع هذا الاختيار.

السرعة المتجهة اللحظية

السرعة المتجهة اللحظية هي سرعة الجسم عند لحظة ما، ويمكن تصور الأمر على أننا نقوم بتجميد الزمن وقياس سرعة الجسم عند تلك اللحظة، وعندما نقول "السرعة المتجهة" فنحن نعني بذلك السرعة المتجهة اللحظية، أي عندما نقول إن السرعة المتجهة لجسمٍ ما هي 5 م/ث باتجاه الشمال الشرقي فنحن نتحدث هنا عن السرعة المتجهة اللحظية لهذا الجسم، ومن الجدير بالذكر أن السرعة القياسية اللحظية هي مقدار السرعة المتجهة اللحظية وهي هنا 5 م/ث.