مقدمة
في عالم الفيزياء، تعتبر السرعة من المفاهيم الأساسية التي تصف حركة الأجسام. ومع ذلك، يوجد نوعان متميزان من السرعة: المعدل العام للسرعة ومتوسط متجه السرعة. فهم الفرق بينهما أمر بالغ الأهمية لتحليل الحركة بشكل دقيق. سنتناول في هذا المقال الاختلافات الجوهرية بين هذين المفهومين، وكيفية حساب كل منهما، مع تقديم أمثلة توضيحية.
فهم السرعة اللحظية ومتجه السرعة
السرعة اللحظية هي كمية قياسية تحدد فقط مقدار الحركة، بينما متوسط متجه السرعة هي كمية متجهة تحدد مقدار واتجاه الحركة. هذا الاختلاف الجوهري يؤثر على كيفية حساب كل منهما وتفسير النتائج.
السرعة اللحظية تعكس المسافة الكلية التي يقطعها الجسم بغض النظر عن اتجاه حركته. بينما يركز متوسط متجه السرعة على التغير في الموقع (الإزاحة) مع مراعاة الاتجاه.
آلية حساب المعدل العام للسرعة ومتوسط متجه السرعة
لحساب المعدل العام للسرعة ومتوسط متجه السرعة، نستخدم قوانين فيزيائية محددة تأخذ في الاعتبار طبيعة كل كمية.
حساب المعدل العام للسرعة
يتم حساب المعدل العام للسرعة بتقسيم المسافة الكلية التي قطعها الجسم على الزمن الكلي المستغرق. يمكن التعبير عن ذلك بالصيغة التالية:
المعدل العام للسرعة = المسافة الكلية / الزمن الكلي
وبالرموز العربية:
ع = ف / ز
وبالرموز الإنجليزية:
V = x / t
حيث:
- ع (V): المعدل العام للسرعة، ويُقاس بوحدة م/ث.
- ف (x): المسافة الكلية المقطوعة، ويُقاس بوحدة م.
- ز (t): الزمن الكلي المستغرق، ويُقاس بوحدة ث.
حساب متوسط متجه السرعة
يتم حساب متوسط متجه السرعة بتقسيم التغير في الإزاحة على التغير في الزمن. يمكن التعبير عن ذلك بالصيغة التالية:
متوسط متجه السرعة = التغير في الإزاحة / التغير في الزمن
متوسط متجه السرعة = (الموقع النهائي – الموقع الابتدائي) / (الزمن النهائي – الزمن الابتدائي)
وبالرموز العربية:
ع = Δف/ Δز
ع = (ف2 – ف1) / (ز 2 – ز 1)
وبالرموز الإنجليزية:
Va = ΔX / Δt
Va = (X2-X1) / (t2-t1)
حيث:
- ع (Va): متوسط متجه السرعة، ويُقاس بوحدة م/ث.
- Δف (ΔX): التغير في الإزاحة، ويُقاس بوحدة م.
- Δز (Δt): التغير في الزمن، ويُقاس بوحدة ث.
- ف2 (X2): الموقع النهائي، ويُقاس بوحدة م.
- ف1 (X1): الموقع الابتدائي، ويُقاس بوحدة م.
- ز 2 (t2): الزمن عند الموقع النهائي، ويُقاس بوحدة ث.
- ز 1 (t1): الزمن عند الموقع الابتدائي، ويُقاس بوحدة ث.
