المحتويات
وحدة قياس التسارع
التسارع أو العَجَلة في الميكانيكا الكلاسيكية، هو معدل تغير السرعة المتجهة بالنسبة للزمن.
التسارع هو كمية فيزيائية تعبر عن معدل تغير السرعة المتجهة في فترة زمنية محددة، من حيث الاتجاه و السرعة.
التسارع كمية متجهة ، بمعنى أن لها مقدارًا واتجاهًا. يتم تحديد اتجاه تسارع الجسم من خلال اتجاه القوة الكلية المؤثرة على هذا الجسم. كمية تسارع كائن ما، كما تم وصفها بقانون نيوتن الثاني، هي عبارة عن التأثير المشترك لسببين، هما:
- صافي التوازن لجميع القوى الخارجية المؤثرة على هذا الجسم – الكمية تتناسب طرديا مع صافي القوة الناتجة.
- كتلة هذا الجسم ، اعتمادًا على المواد التي صنع منها – الكمية تتناسب عكسًا مع كتلة الجسم .
وحدة الSI للتسارع هي متر في الثانية المربعة أو
التسارع يمكن أن يتغير بتغير السرعة أو تغير الاتجاه.
مثال:
- كائن يمشي في اتجاه معين بسرعة منتظمة ثم قام بتغيير الاتجاه بنفس السرعة، هنا قد تم تغيير التسارع.
- كائن يمشي بسرعة منتظمة ثم قام بخفض السرعة، هنا تم تغيير التسارع.
- كائن يمشي بسرعة معينة ثم قام بزيادة السرعة، هنا تم تغيير التسارع.
شرح:
سيارة تبدأ من السكون (لم تكن تتحرك، السرعة تساوي صفر في إطار مرجعي قصوري)، ثم تبدأ بالحركة في خط مستقيم و تتزايد سرعتها مع كل ثانية، هنا يزيد التسارع من حيث الحجم magnitude، و تتسارع السيارة في اتجاهها الحالي. أن قامت السيارة بتغيير الاتجاه، يتم هنا تغيير اتجاه التسارع، لأن كما-ذكرنا أعلاه- التسارع كمية متجهة. تسارع السيارة في اتجاهها الحالي يسمى تسارع خطي ( أو تسارع تماسي في الحركة الدائرية)، و ستكون ردة فعل الركاب كقوة تدفعهم إلى مقاعدهم. عند تغيير الاتجاه يسمى التسارع تسارعًا نصف قطريًا (أو متعامد أثناء الحركات الدائرية) و سيكون شعور الركاب كقوة الطرد المركزي. إن قامت السرعة المتجة للسيارة بالانخفاض، فهذا تسارع في عكس الاتجاه و سالب رياضيًا، يطلق عليه أحيانًا التباطؤ، و سيشعر الركاب كقوة قصرية تدفعهم للأمام. هذا التسارع السالب يتم الحصول عليه من قِبَل صاروخ كابح يحترق داخل مركبة فضائية
قد يكون التسارع موجبًا أو سالبًا
وحدة قياس التسارع هي
المتر في الثانية المربعة وهي وحدة التسارع في نظام الوحدات الدولي (SI). كوحدة دولية مشتقة مركبة من الوحدة الأساسية للطول ، المتر ، والوحدة الأساسية للزمن ، الثانية . يرمز لها بعدة رموز من بينها m/s2 ، m·s−2 أو m s−2 ، وأقل شيوعا m/s/s . فالتسارع ، كوحدة تُفسّرُ فيزيائيا بتغير السرعة في وحدة الزمن ، يعني أن المتر في الثانية في الثانية تعامل ككمية متجهة.
أمثلة على قياس وحدة التسارع
- يخضع جسم صلب لتسارع ثابت قيمته متر واحد في الثانية المربعة 1 m/s2 ، عندما يحقق سرعة 5 m/s بعد مدة 5 ثواني ، وسرعة 10 m/s بعد مدة 10 ثواني ، وهكذا.
- يقوم القطار من المحطة ويزيد من سرعته أي يسير بعجلة (حالة تزايد السرعة) حتي يصل إلى سرعة 70 كيلومتر في الساعة ، ثم يسير بتلك السرعة المنتظمة لمدة نصف ساعة مثلا، يكون فيه تسارعه (عجلته) مساوية للصفر. وعند اقترابه من المحطة التالية يكبح السائق مكبح القطار ليخفض من سرعته (عجلة سالبة الإشارة) تستمر نحو 20 ثانية مثلا تنخفض فيها السرعة رويدا رويدا حتى يتوقف القطار.
وحدات ذات صلة
القانون الثاني لنيوتن ينص على أن القوة تساوي جداء الكتلة والتسارع . وحدة القوة هي النيوتن (N) ووحدة الكتلة في نظام الوحدات الدولي هي الكيلوغرام (Kg). نيوتن واحد يساوي كيلوغرام متر خلال الثانية المربعة . ولهذا ، الوحدة متر على الثانية المربعة تكافئ نيوتن على الكيلوغرام N·kg−1, or N/kg.[3]
و بالتالي ، مجال الثقالة الأرضية (قرب مستوى سطح الأرض) ، يمكنه أن يحقق القيمة 9,81 متر في الثانية المربعة ، أو في المقابل 9.8 N/kg. ويمكن قياس التسارع نسبةً إلى الجاذبية ، كقوة التسارع وذروة التسارع الأرضي أثناء الزلازل .