الحركة هي واحدة من السمات الرئيسية للعالم الذي نعيش فيه. من المعروف من الفيزياء أن جميع الأجسام والجسيمات التي تتكون منها تتحرك باستمرار في الفضاء حتى عند درجات حرارة الصفر المطلق. في هذه المقالة سننظر في تعريف التسارع كخاصية حركية مهمة للحركة الميكانيكية في الفيزياء.
ما الحجم الذي نتحدث عنه؟
وفقًا للتعريف ، التسارع هو الكمية التي تتيح لك وصف عملية تغيير السرعة بمرور الوقت كميًا. رياضيا ، يتم حساب التسارع على النحو التالي:
a¯=dv¯ / دينارا.
تصف هذه الصيغة لتحديد التسارع ما يسمى بالقيمة اللحظية a¯. لحساب متوسط التسارع ، يجب أن تأخذ نسبة الفرق في السرعات إلى فترة زمنية أطول.
قيمة a¯ متجه. إذا تم توجيه السرعة على طول المماس إلى المسار المدروس للجسم ، فيمكن أن يكون التسارعيتم توجيهه بطريقة عشوائية تمامًا. لا علاقة له بمسار الحركة والمتجه v¯. ومع ذلك ، فإن كلا خصائص الحركة المسماة تعتمد على التسارع. هذا لأنه في النهاية ، فإن متجه التسارع هو الذي يحدد مسار الجسم وسرعته.
لفهم أين يتم توجيه التسارع a¯ ، يجب على المرء كتابة قانون نيوتن الثاني. في الشكل المعروف يبدو كالتالي:
F¯=مأ¯.
تقول المساواة أن متجهين (F و a¯) يرتبطان ببعضهما البعض من خلال ثابت رقمي (م). من المعروف من خصائص المتجهات أن الضرب برقم موجب لا يغير اتجاه المتجه. بمعنى آخر ، يتم توجيه التسارع دائمًا نحو عمل القوة الكلية F¯ على الجسم.
الكمية قيد النظر تقاس بالمتر لكل ثانية مربعة. على سبيل المثال ، تضفي قوة جاذبية الأرض بالقرب من سطحها للأجسام تسارعًا قدره 9.81 م / ث2، أي أن سرعة الجسم السقوط الحر في الفضاء الخالي من الهواء تزداد بمقدار 9.81 م / ث كل ثانية.
مفهوم الحركة المتسارعة بشكل موحد
تمت كتابة صيغة تحديد التسارع في الحالة العامة أعلاه. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، غالبًا ما يكون من الضروري حل المشكلات لما يسمى بالحركة المتسارعة بشكل منتظم. يُفهم على أنه حركة أجسام يكون فيها عنصر التسارع المماسي قيمة ثابتة. نؤكد على أهمية ثبات المماس وليس المكون الطبيعي للتسارع.
يمكن تمثيل التسارع الكلي للجسم في عملية الحركة المنحنية كمكونين. يصف المكون المماسي التغير في معامل السرعة. يتم توجيه المكون الطبيعي دائمًا بشكل عمودي على المسار. لا يغير معامل السرعة ولكنه يغير متجهها.
أدناه ، سنغطي السؤال المتعلق بمكون التسريع بمزيد من التفصيل.
تسارع الحركة بشكل موحد في خط مستقيم
بما أن متجه السرعة لا يتغير عند التحرك في خط مستقيم من الجسم ، فإن التسارع الطبيعي هو صفر. هذا يعني أن التسارع الكلي يتكون حصريًا من المكون المماسي. يتم تعريف التسارع أثناء الحركة المتسارعة بشكل منتظم وفقًا للصيغ التالية:
a=(v - v0) / t ؛
a=2S / t2؛
a=2(S-v0 t) / t2.
هذه المعادلات الثلاث هي التعبيرات الأساسية للحركية. هنا v0هي السرعة التي كان عليها الجسم قبل التسارع. يطلق عليه اسم أولي. القيمة S هي المسار الذي يسلكه الجسم على طول مسار مستقيم خلال الوقت t.
مهما كانت قيمة الوقت التي نستبدلها في أي من هذه المعادلات ، سنحصل دائمًا على نفس التسارع a ، لأنه لا يتغير أثناء نوع الحركة المدروس.
دوران سريع
يعد التحرك حول دائرة مع التسارع نوعًا شائعًا من الحركة في التكنولوجيا. لفهم هذا يكفي أن نتذكر دوران الأعمدة ،الأقراص والعجلات والمحامل. لتحديد تسارع الجسم أثناء الحركة المتسارعة بشكل منتظم في دائرة ، لا تستخدم الكميات الخطية غالبًا ، ولكن الكميات الزاوية. يتم تعريف التسارع الزاوي ، على سبيل المثال ، على النحو التالي:
α=dω / dt.
يتم التعبير عن قيمة α بالراديان لكل ثانية مربعة. يرتبط هذا التسارع مع المكون المماسي للكمية أ على النحو التالي:
α=at/ r.
نظرًا لأن α ثابت أثناء الدوران المتسارع بشكل منتظم ، فإن التسارع العرضي atيزيد بنسبة مباشرة مع زيادة نصف قطر الدوران r.
إذا كانت α=0 ، فلا يوجد سوى تسارع عادي غير صفري أثناء الدوران. ومع ذلك ، تسمى هذه الحركة بالدوران المتغير المنتظم أو الدوران المنتظم ، وليس متسارعًا بشكل موحد.
