أنواع السرعة
تعتبر السرعة واحدة من المفاهيم الأساسية في الفيزياء، حيث تُعبر عن المسافات المقطوعة من قبل الأجسام خلال فترة زمنية معينة. وتشتهر السرعة بكونها قيمة متجهة، تستند إلى عدد محدد واتجاه معين. وفيما يلي نستعرض أنماط السرعة المختلفة:
السرعة المنتظمة
تشير السرعة المنتظمة إلى الأجسام التي تسلك طرقًا مستقيمة وتقطع مسافات متساوية في فترات زمنية متكررة. في حالة السرعة المنتظمة، تظل كل من القيمة العددية لهذه السرعة والاتجاه ثابتين في جميع الأوقات. وهي تنطبق على الأجسام التي تتحرك تحت ظروف بيئية مستقرة، مثل بعض الأجرام السماوية الخارجية للنظام الشمسي، التي لا تتأثر بقوى خارجية. يمكن حساب السرعة المنتظمة باستخدام المعادلة التالية:
السرعة = الإزاحة / الزمن.
السرعة المتغيرة
تصف السرعة المتغيرة الأجسام التي تتحرك بسرعات تختلف على امتداد مسارها، حيث يمكن أن تتفاوت السرعة من حيث الاتجاه أو القيمة العددية أو كليهما. قد يحدث تغير في اتجاه الحركة، أو ربما يسير الجسم مسافات متفاوتة خلال فترات زمنية متساوية. ويُقاس مقدار هذا التغير بالتسارع. تعتبر المذنبات والكويكبات من الأمثلة الكلاسيكية على الأجسام ذات السرعة المتغيرة، والتي تتأثر بفعل الجاذبية.
السرعة اللحظية
تعبّر السرعة اللحظية عن متوسط السرعة بين نقطتين على مسار الحركة عندما تتقارب الفترة الزمنية بين هاتين النقطتين إلى الصفر. يؤدي تقليل الفترة الزمنية بشكل كبير إلى اعتبار الجسم خاليًا من التسارع خلال تلك المدة. يمكن حساب السرعة اللحظية باستخدام المعادلة التالية:
السرعة اللحظية = نهــــا [(ف(ز+Δز) – ف(ز)) / Δز]، عندما تؤول Δز إلى الصفر.
السرعة اللحظية = د ف(ز) / دز.
حيث تعبر عنها المعادلات التالية:
- ف: المسافة
- ز: الزمن
- Δز: مقدار التغير في الزمن
- نهــــا: النهاية
- د ف(ز) / دز: مشتقة المسافة بالنسبة للزمن
السرعة الحدية
السرعة الحدية تأتي كمفهوم خاص يتعلق بالسرعة الثابتة التي يتحرك بها جسم يسقط بحرية داخل وسط غازي أو سائل. فعندما يسقط جسم من وضع سكونه، فإنه يزداد سرعة حتى يصل إلى السرعة الحدية. أما الجسم الذي يبدأ بسرعة أعلى من تلك السرعة الحدية فيبدأ بالبطء حتى يصل إليها. وبالتالي، يتحقق الجسم للسرعة الحدية عندما يصبح تسارعه صفر.
أمثلة على السرعات الحدية تشمل المظليين وقطرات المطر.
السرعة المتوسطة
تُعرف السرعة المتوسطة بأنها مقدار التغير في الموضع (الإزاحة) خلال فترة زمنية معينة. قد تكون السرعة المتوسطة موجبة أو سالبة حسب الاتجاه الذي تسلكه الإزاحة. يمكن حساب السرعة المتوسطة باستخدام المعادلة التالية:
السرعة المتوسطة = (الموضع النهائي – الموضع الابتدائي) / (الزمن النهائي – الزمن الابتدائي).
السرعة الزاوية
السرعة الزاوية هي السرعة الناتجة عن حركة جسم حول نقطة معينة أو مركز معين خلال فترة زمنية. تُقاس هذه السرعة بوحدة الراديان في الثانية، حيث تقيس التغير في الزاوية بالنسبة لوحدة الزمن. كما تُعرف السرعة الزاوية أيضًا باسم السرعة الدورانية.
