فهم مفهوم السرعة المتجهة

المحتويات

• تعريف السرعة المتجهة
• السرعة المتجهة اللحظية
• متوسط السرعة المتجهة
• قانون حساب السرعة المتجهة
• وحدات قياس السرعة المتجهة
• الفرق بين السرعة المتجهة والسرعة القياسية

ما هي السرعة المتجهة؟

تُعرف السرعة المتجهة بأنها كمية فيزيائية متجهة تصف معدل تغير موضع جسم ما بالنسبة إلى نقطة مرجعية خلال فترة زمنية محددة. وذلك يعني أنها لا تُحدد فقط مقدار سرعة الجسم، بل تُحدد أيضاً اتجاه حركته. وبعبارة أخرى، السرعة المتجهة تُخبرنا بمدى سرعة تحرك الجسم وأيضاً جهة هذا التحرك.

السرعة المتجهة في لحظة معينة

تُشير السرعة المتجهة اللحظية إلى سرعة الجسم واتجاهه عند لحظة زمنية محددة. وهذا يعني أن الفترة الزمنية التي نأخذها بالحسبان صغيرة جداً، تقترب من الصفر. فمثلاً، قولنا أن السرعة المتجهة اللحظية لجسم ما هي 20 متر/ثانية باتجاه الشمال، يعني أن سرعة الجسم في تلك اللحظة 20 متر/ثانية وهو يتحرك شمالاً. هذه القيمة لا تُمثل سرعة الجسم في جميع نقاط مساره.

متوسط السرعة خلال فترة زمنية

متوسط السرعة المتجهة يُحسب على فترة زمنية أطول، وليست لحظة زمنية محددة. يحسب متوسط السرعة المتجهة بناءً على الإزاحة الكلية للجسم خلال هذه الفترة الزمنية، وهي المسافة بين النقطة الابتدائية والنقطة النهائية لحركة الجسم، بغض النظر عن المسار الذي سلكه الجسم.

صيغة حساب السرعة المتجهة

يُمكن حساب متوسط السرعة المتجهة باستخدام المعادلة التالية:

متوسط السرعة المتجهة = (الموضع النهائي – الموضع الابتدائي) / (الزمن النهائي – الزمن الابتدائي)

أو بالرموز:

ع = Δف / Δز = (ف2 – ف1) / (ز2 – ز1)

حيث:

• ع (v): متوسط السرعة المتجهة.
• Δف (Δx): التغير في الإزاحة.
• Δز (Δt): التغير في الزمن.
• ف2 (x2): الموضع النهائي.
• ف1 (x1): الموضع الابتدائي.
• ز2 (t2): الزمن النهائي.
• ز1 (t1): الزمن الابتدائي.

كيفية قياس السرعة المتجهة

تُقاس السرعة المتجهة بوحدات المسافة مقسومة على وحدات الزمن. بعض الوحدات الشائعة هي:

السرعة المتجهة مقابل السرعة القياسية

السرعة المتجهة كمية متجهة، بينما السرعة القياسية كمية قياسية. السرعة المتجهة تأخذ بالحسبان الاتجاه، بينما السرعة القياسية لا تأخذ الاتجاه بعين الاعتبار. فمثلاً، السرعة المتجهة قد تكون سالبة، بينما السرعة القياسية دائماً موجبة.