فهم مفهوم التسارع المتوسط

مقدمة في مفهوم التسارع المتوسط

يُعرف التسارع بأنه معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن. وعندما نتحدث عن التسارع المتوسط، فإننا نشير إلى التغير الإجمالي في السرعة خلال فترة زمنية محددة. فهو يعكس متوسط المعدل الذي تغيرت به سرعة الجسم خلال تلك الفترة، سواء كان هذا التغير زيادة أو نقصاناً في السرعة.

معادلة حساب التسارع المتوسط

يتم حساب التسارع المتوسط باستخدام المعادلة التالية:

av = (v2 – v1) / (t2 – t1)

حيث:

• av: التسارع المتوسط.
• v1: السرعة الأولية.
• v2: السرعة النهائية.
• t1: الزمن الأولي.
• t2: الزمن النهائي.

يمكن أيضًا كتابة المعادلة بشكل مختصر: av = Δv / Δt حيث Δv يمثل التغير في السرعة و Δt يمثل التغير في الزمن.

وحدة قياس التسارع المتوسط

بما أن التسارع هو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن، فإن وحدته تعتمد على وحدات السرعة والزمن. في النظام الدولي للوحدات (SI)، تُقاس السرعة بالمتر/الثانية (m/s) والزمن بالثانية (s). لذلك، فإن وحدة قياس التسارع المتوسط هي متر/ثانية مربعة (m/s²).

مثال عملي لحساب التسارع المتوسط

لنفترض أن جسمًا تحرك من سرعة 20 م/ث إلى سرعة 80 م/ث خلال 3 ثوانٍ. ما هو متوسط تسارعه؟

الحل:

• Δv = 80 م/ث – 20 م/ث = 60 م/ث
• Δt = 3 ث
• av = Δv / Δt = 60 م/ث / 3 ث = 20 م/ث²

إذن، متوسط تسارع الجسم هو 20 متر لكل ثانية مربعة.

اتجاه التسارع المتوسط

تحدد إشارة التسارع المتوسط اتجاه التسارع. إذا كان التسارع موجبًا، فهذا يعني أن الجسم يتسارع (تزداد سرعته). أما إذا كان التسارع سالبًا، فهذا يعني أن الجسم يتباطأ (تقل سرعته). وإذا كان التسارع صفراً، فهذا يعني أن سرعة الجسم ثابتة.

الفرق بين التسارع والسرعة المتوسطة

السرعة المتوسطة هي معدل تغير المسافة بالنسبة للزمن، بينما التسارع المتوسط هو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن. بمعنى آخر، السرعة المتوسطة تصف مدى سرعة الجسم في تغطية المسافة، بينما التسارع المتوسط يصف مدى سرعة تغير سرعة الجسم.