يعد التسارع الخطي من المواضيع الفيزيائية الحيوية التي تؤثر على فهم الحركة والديناميكا. يُعرف التسارع بأنه كمية فيزيائية متجهة تعكس مدى تغير السرعة المتجهة لجسم ما على مدار فترة زمنية محددة. يرتبط اتجاه التسارع بشكل مباشر مع اتجاه القوة الكلية المؤثرة على ذلك الجسم. في هذا المقال، سنتناول كيفية حساب التسارع الخطي، وأنواعه المختلفة من حيث حركة السرعة، مع تقديم تعريف شامل لكل نوع.
أساليب حساب التسارع الخطي
التسارع الخطي هو المعدل الذي يتغير عنده موقع الجسم في خط مستقيم. في حال طرأ تغيير على سرعة الجسم سواء بالزيادة أو النقص، فإنه يؤدي إلى تسارع الجسم خلال فترة معينة. يمكن أن يكون هذا التسارع موجبًا أو سالبًا، ويتم حسابه من خلال الفرق بين السرعة الابتدائية والسرعة النهائية للجسم، مقسومًا على الزمن المستغرَق في هذا التغيير. يسهم قانون نيوتن الثاني في تحديد هذا التسارع من خلال المكونات المؤثرة على الجسم.
تحديد اتجاه التسارع الخطّي لنقطة على عجلة تدور بمعدل ثابت
تمثل اتجاه التسارع الخطي التغيير في حركة الجسم أثناء حركته في خط مستقيم. بناءً على التعريف المذكور، فإن الإجابة الصحيحة عن السؤال حول اتجاه التسارع الخطي لنقطة على عجلة تدور بمعدل ثابت هي
- صفر.
تصنيف أنواع التسارع
تتنوع أنواع التسارع وفقًا لخصائص حركة الجسم، حيث يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع رئيسية
- التسارع الخطي يحدث عندما يتغير مقدار الحركة في جسم ما بينما يظل اتجاه هذه الحركة ثابتًا، مما يشير إلى حركة الجسم في خط مستقيم. يمكن أن يكون التسارع موجبًا عند زيادة السرعة، أو سالبًا عند نقص السرعة مع مرور الزمن. يتم قياس التسارع الخطي بوحدة المتر لكل ثانية تربيع (م/ث²).
- التسارع الزاوي المعروف أيضًا باسم التسارع الدوراني، يمثل المعدل الزمني الذي يتطلبه تغيير سرعة الزاوية لجسم يتحرك في مسار دائري. قد يكون التسارع الزاوي موجبًا عندما تزداد السرعة بعكس اتجاه عقارب الساعة، وسالبًا عند الزيادة في اتجاه عقارب الساعة. في بعض الحالات، يبقى التسارع الزاوي ثابتًا عندما تظل السرعة الزاوية كما هي. يتم قياس التسارع الزاوي بوحدة (راديان/ث²) ويرمز له بالرمز ألفا (α).
- التسارع المركزي يحدث عند التحرك بشكل دائري منتظم، إذ تظل سرعة الجسم ثابتة رغم تغير اتجاهه. وعلى عكس التسارع الزاوي الذي يتضمن تغيير سرعة الجسم، فإن التسارع المركزي يتميز بثبات السرعة بينما يتغير الاتجاه. هذا النوع من التسارع يكون بارزًا خلال الحركة في المنحنيات، مما يتطلب قياس التسارع المركزي بوحدة (م/ث²).
في ختام هذا المقال، استعرضنا التسارع الخطي لنقطة تقع على عجلة تدور بمعدل ثابت وحددنا اتجاهه، كما ناقشنا أنواع التسارع المختلفة وفقًا لخصائص حركة السرعة. يساهم فهم هذه المفاهيم في توسيع آفاق المعرفة في علم الحركة والديناميكا.