شرح التسارع الموجب والتسارع السالب

يتم شرح التسارع الموجب والتسارع السالب في علم الفيزياء، وهو علم هام في حياتنا. يتضح ذلك من خلال دراسة العلماء الفيزيائيين الذين يبحثون في كل ما يتعلق بالمادة وتوفير الطاقة لها والحركة التي تنتج عنها وجميع الظواهر الطبيعية. هذا يعني أن التسارع أو العجلة هما المصدر الرئيسي للحركة. ومن هنا سنتحدث بالتفصيل عن التسارع في هذه المقالة من خلال موقع موسوعة .

التسارع

التسارع في الميكانيكا الكلاسيكية يشير إلى تغير سرعة الجسم المتجهة مع مرور الزمن، ويمكن أن يكون إيجابيا أو سالبا أو حتى صفرا. وتعرف السرعة المتجهة على أنها السرعة المحددة من خلال الاتجاه والقيمة معا. يتم قياس التسارع بوحدة متر في الثانية المربعة. ويلعب التسارع دورا كبيرا في حياتنا، على سبيل المثال عند ركوب السيارة حيث يكون تسارعها منتظما أو غير منتظما، ويتسارع الأشخاص داخلها بنفس الطريقة خلال فترة زمنية محددة. وأحد الأدلة على وجود التسارع في حياتنا هو تسارع الجسم المتحرك بسبب الجاذبية الأرضية، ويبلغ تسارع الجاذبية الأرضية 9.8 متر في الثانية المربعة .

التسارع الموجب والتسارع السالب

نجد أن قيمة التسارع تتناسب طرديا مع اتجاه الحركة، وهذا يعني أن التسارع يمكن أن يكون إيجابيا أو سالبا وفقا للنقاط التالية:

• التسارع الموجب : قيمة التسارع موجبة عندما يكون اتجاه الحركة نفس اتجاه التسارع، وهنا تزداد قيمة السرعة بتغير الزمن .
• التسارع السالب : قيمة التسارع تكون سالبة عندما يكون اتجاه الحركة معاكسا لاتجاه التسارع، وهنا تقل قيمة السرعة مع تغير الزمن .

متى يكون التسارع صفر ؟

تكون قيمة التسارع مساوية للصفر عندما تكون قيمة السرعة ثابتة على الرغم من تغير الزمن ويطلق عليها السرعة المنتظمة .

قانون العجلة

المعادلة الرياضية

يعرف التسارع في علم الرياضة بأنه التغير الذي يحدث في السرعة مع تغير الزمن، وهنا تكون وحدة القياس متر/ثانية تربيع، أي م/ث²، ويكون شكل قانون التسارع في الميكانيكا الرياضية كالتالي:

a = Δ v / t     أو    ت= ∆ع / ز

مع العلم أن :

• a = هي قيمة التسارع أو العجلة .
• Δ v = هي قيمة تغير السرعة .
• t = قيمة الزمن .

و عندما نريد حساب الزمن نستخدم المعادلة : t = a / Δv .

و عندما نريد حساب قيمة المسافة نستخدم العلاقة : x =Vit + 1/2 a.t2

مع العلم أن :

• s = هي قيمة المسافة .
• vi = مقدار السرعة الابتدائيّة .

الفيزياء

تعرف العجلة في القانون الثاني لنيوتن كالتالي :

قانون نيوتن : m.a = F

F/m= a     أو      ت= ق/ ك

مع العلم أن :

F تعد قيمة إجمالية للقوى المؤثرة على الأجسام .

M = هي مقدار كتلة الجسم .

A = قيمة السرعة أو التسارع والذي يكون إيجابيا أو سلبيا حسب الاتجاه .

**********************************

مثال :

عندما تتحرك سيارة في خط مستقيم وتتغير سرعتها من 30 كم/ساعة إلى 80 كم/ساعة في زمن 10 ثوان، يجب حساب قيمة التسارع الذي تتحرك به السيارة، وذلك بوحدة متر/ثانية مربعة .

الحل :

المعطيات هي :

•  التغير الأول في السرعة (ع1) = 30 كم/ساعة.
• التغير الثاني في السرعة ( ع2 ) هو 80 كم في الساعة.
• الزمن = 10 ثوان .

في البداية، يجب تحويل وحدة السرعة من كم/ساعة إلى م/ث كالتالي:

ع1 = (30 * 1000) / (60*60)

ع1 = 8.33 م / ث .

ع2 = (80*1000) / (60*60)

ع2= 22.22 م/ث.

و الآن نقوم بالتعويض في قانون العجلة :  ت= ∆ع / ز

= (ع2-ع1) / ز

=( 22.22 – 8.33 )/ 10

= 1.389 م/ث2.