بحث حول السرعة في مجال الفيزياء، إذ تعتبر السرعة أمرا أساسيا في حياة الأفراد، حيث تشمل السرعة المشي والسباحة والحركة وسرعة الطائرات والقطارات والسيارات، وسرعة الكائنات البرية والبحرية، وخلال هذا المقال نقدم المزيد من المعلومات والتفاصيل حول السرعة على موسوعتنا.
تعريف السرعة:
- السرعة هي القدرة على إنهاء أو تجاوز مهمة معينة في وقت قصير وبأسرع وقت ممكن، وتقاس السرعة في الفيزياء بوحدة المتر في الثانية، وتستخدم أدوات محددة لقياس السرعة، مثل ساعة التوقيت التي تقوم بتسجيل أقصى سرعة يمكن للشخص تحقيقها، وكذلك جهاز الشاغومتر الذي يقيس عدد الخطوات والسرعة، وجهاز السبيدوغراف الذي يقيس الزمن المستغرق للوصول إلى السرعة المطلوبة، ويوجد أيضا ما يسمى بسرعة الاستجابة التي يتم قياسها باستخدام جهاز التوقيت الكهربائي أو جهاز القياس الانعكاسي.
تعريف السرعة المتجهة:
- السرعة المتجهة هي كمية فيزيائية تحتاج إلى التعبير عنها بالاتجاه والمقدار. تنقسم السرعة بشكل عام إلى سرعة لحظية وسرعة متوسطة. بالنسبة للسرعة المتجهة المتوسطة، فإنها تعرف بقدرة التغير في المسافة مقسومة على الزمن الكلي. يجب تحديد الموضع الأولي والموضع النهائي، والزمن الأولي والزمن النهائي. السرعة المتجهة اللحظية هي سرعة الجسم في لحظة معينة، يمكن تخيل تجميد الزمن وقياس سرعة الجسم في هذه اللحظة. يشير مصطلح السرعة المتجهة إلى السرعة المتجهة اللحظية، ويعبر المصطلح السرعة المتجهة القياسية اللحظية عن قيمة السرعة المتجهة اللحظية.
تعريف السرعة القياسية:
- السرعة اللحظية هي كمية فيزيائية قياسية يمكن التعبير عنها فقط بالمقدار، وتنقسم إلى نوعين، السرعة القياسية اللحظية وهي المقدار الموجه للسرعة، والسرعة القياسية المتوسطة وهي المسافة المقطوعة مقسومة على الزمن الكلي المستغرق لهذه المسافة، والسرعة القياسية هي السرعة القياسية اللحظية.
قانون السرعة المتوسطة:
- السرعة المتوسطة هي المسافة الكلية التي يقطعها الجسم المتحرك في زمن معين.
- عندما تسافر سيارة، على سبيل المثال، لمسافة متوسطة تبلغ 80 كيلومتر في الساعة، فإن هذه السيارة تسافر لمسافة 80 كيلومتر في ساعة واحدة، وفي مدة ساعتين تقطع مسافة قدرها 160 كيلومتر، وفي أربع ساعات تقطع مسافة قدرها 320 كيلومتر.
- مثال: احسب السرعة المتوسطة لمتسابق يقطع مسافة 100 كم بسيارته في خمس ساعات، الحل: نظرا لأن السرعة المتوسطة تعادل المسافة المقطوعة مقسومة على الزمن الكلي، فإن السرعة المتوسطة = 100 كم ÷ 5 ساعات = 20 كم / ساعة.
قانون السرعة اللحظية:
- السرعة الفورية هي سرعة الجسم الذي يتحرك في لحظة معينة من الزمن، فهي تستمد من التحرك بالنسبة للوقت، أو هي طول المسار مقابل الزمن.
- قانون السرعة اللحظية = طول المسار، وهو المسافة بين النقطة الأولى والنقطة الثانية، ÷ الزمن × 2.
- المسار يرمز له بالحرف ط، السرعة بالحرف س، والزمن بالحرف ز في المعادلات الرياضية والفيزيائية.
قوانين السرعة:
- السرعة هي معدل التغير في المسافة بالنسبة للزمن، والوحدة المستخدمة لقياس السرعة هي كم/ساعة أو متر/ثانية، والحركة يمكن أن تكون متغيرة أو منتظمة، والقانون المستخدم لحساب السرعة في حالة الحركة المنتظمة المستقيمة هو أن السرعة تساوي المسافة مقسومة على الزمن، وفي حالة الحركة المتغيرة بانتظام، يتم ضرب التسارع في الزمن ويتم إضافة السرعة الابتدائية.
وحدات قياس السرعة:
- تقاس سرعة النظام العالمي بالمتر في الثانية، وبالكيلومتر في الساعة يمكن قياس السرعة المتوسطة مثل سرعة السيارات أو الصواريخ، وعند قياس سرعة الجرم السماوي واستخدام المقياس الكوني يتم استخدام الكيلومتر في الثانية، وفي المجالات البحرية مثل سرعة الغواصات والسفن يتم استخدام العقدة.
- إذا كانت وحدات قياس السرعة المستخدمة هي المتر في الثانية، أو الكيلومتر في الساعة، أو الميل في الساعة، أو العقدة، أو القدم في الثانية، أو السرعة الضوئية في الفراغ.
أنواع السرعة:
- سرعة متغيرة، وهي عندما يقطع الشيء مسافات متنوعة في أوقات مختلفة.
- السرعة الثابتة هي السرعة التي يقطع بها الجسم مسافات متساوية في زمن متساوي.
- السرعة المتجهة هي المسافة التي يقطعها الشيء في فترة زمنية، وتكون بقيمة متجهة حيث تتحرك في اتجاه محدد، وهناك أنواع مختلفة منها السرعة الخطية التي تعادل المسافة على الزمن وتقاس بالأميال أو الأمتار في الثانية، والسرعة الدورانية التي تقاس بعدد الدورات في الزمن أو الدورة في الثانية.
العوامل المؤثرة على السرعة:
- هناك عوامل متنوعة تؤثر على سرعة الجسم، سواء بشكل سلبي أو إيجابي، وتشمل تنوع الألياف العضلية في الجسم من حيث التركيب والتكوين بين الألياف البيضاء والحمراء.
- التناغم والتوافق بين أعصاب وعضلات الجسم فيما يتعلق بالاستجابة للإشارات مثل الاستمرار في الحركة أو التوقف عنها.
- قوة عضلات الجسم مثل عضلات الساقين لأنها تلعب دورا أساسيا في الحركة.
- قدرة عضلات الجسم على الاسترخاء أو الراحة عند الحاجة.
- الراحة الداخلية والقوة النفسية للقيام بمهمة ما بغض النظر عن الظروف الخارجية وتحدياتها.
عناصر السرعة:
- السرعة الحركية هي سرعة أداء حركة واحدة، وتتكون من مجموعة من الحركات المنفردة التي يتم اتحادها بشكل غير دوري أو دوري، ومنها الحركات المركبة التي يتم قياس سرعة انقباض العضلات في الجسم مثل الملاكمة.
- السرعة الانتقالية هي حركات متكررة تشبه بعضها البعض لتحقيق أقصى سرعة ممكنة، حيث يتم الوصول إلى أكبر مسافة في أقل وقت، مثل المشي أو السباحة أو الجري، ويحدث ذلك عندما يندفع الجسم عن طريق رفع القدمين عند الدفع.
- الرد العقلي هو الاستجابة الاختيارية التي تحدث بناء على إشارات متفق عليها.
- الاستجابة السريعة هي رد فعل الفرد بسرعة على أمر ما، ويظهرها الإنسان، وهناك نوعان منها، إما رد فعل بسيط مع استجابة معينة، مثل انتظار الفرد لسماع صوت مسبقا والانطلاق بعده.