التسارع هو أحد المعايير الأساسية المُرتبط بالحركة للأجسام المادية. هو أحد المفاهيم التي تعتبر الحجر الأساس في الفيزياء النيوتنية. على الرغم من ذلك تُستبدل الفيزياء النيوتنية بفيزياء الكم في نظرية الأجسام الذرية، ولكنها تُعتبر جيدة بالنسبة للأجسام الكبيرة، أي الأجسام التي نراها ونتفاعل معها في حياتنا اليومية. التسارع له علاقة مباشرة بمفهوم المسافة، الازاحة، السرعة، السرعة المتجهة. يُعد التسارع مُتجهًا أيضًا.
نظرًا لتعريف السرعة المتجهة على أنها معدل الإزاحة، والسرعة على أنها معدل المسافة المقطوعة، فإن التسارع هو أيضًا معدل، هو معدل التغير في السرعة في لحظة زمنية.
معنى التسارع
لنفترض أنك تسافر بسرعة معينة (x) في لحظة زمنية (n). في اللحظة الزمنية التالية وهي (n + 1)، لنفترض أن سرعتك الجديدة هي x + 1. فسيكون معدل التغيير في سرعتك في الوقت الحالي هو:
[(x+1)-x]/[(n+1)-n]
يدعى هذا بالتسارع.
بالنظر إلى ما تم شرحهُ أعلاه، ستعلم بالفعل أن التغير في السرعة يزيد على وحدة زمنية واحدة = تسارع × 1
أيضًا التغير في السرعة لوحدة زمنية (p) = التسارع × p.
لنفترض أنك بدأت بسرعة 0 كم / ساعة، تسارعت بمعدل ثابت من A (كم / ساعة ^2) ل N من الساعات. سرعتك النهائية ستكون 0+ (A x N)
ما هو التسارع
التسارع دائما مُتجه (vector). لا يوجد شيء يدعى تسارع عددي. لماذا هو على هذا الشكل؟ لأنه في كل الأحوال، سيكون هناك اتجاه تتسارع أو تتباطئ فيه. لذلك، هناك دائمًا اتجاه يرتبط بالتسارع.
بطريقة ما، يمكنك القول أنه عند النظر في الأطر الزمنية الكبيرة، فإن التسارع سيكون معدل التغير في السرعة المتجهة. ولكن عند النظر في إطار زمني صغير جدًا، فإن التسارع هو معدل التغيُر في السرعة.
لماذا؟ لأنه على مدى فترة قصيرة من الزمن، يُفترض أن يكون التغيُر في الاتجاه الذي تسافر إليه غير محدود. هذا يعني أنه في الإطار الزمني المتناهي الصغر، يمكن أن تُقرب الحركة لتصبح خطًا مستقيمًا.
أما بالنسبة للأطر الزمنية الكبيرة، فقد لا يكون المسار الذي تتبعه خطًا مستقيمًا على طول المسافة. هذا يعني أن تسارعك يعتمد فقط على الإزاحة التي مررت بها خلال فترة زمنية محددة.
في الحالة الكلاسيكية يكون تسارع الجسيمات حول نقطة معينة. لنفترض أن الجُسيم يتسارع بمعدل ثابت في الدائرة الموضحة أعلاه. أي في إطار زمني صغير، يمكن أن يُقرب تسارع الجسيم إلى اتجاه حركته، وهو الاتجاه الذي يمثل باللون الأخضر.
ومع ذلك، نعلم جميعًا أنه في إطار زمني أكبر بما فيه الكفاية، لن يتحرك الجسيم في الاتجاه الذي يمثّل باللون الأخضر بل سيتحرك على محيط الدائرة. لذلك، على مدى فترة زمنية كافية، يعتمد التسارع على مسافة الخط المستقيم بين نقطتين، وهي مرتبطة بالسرعة المتجهة وليس بالسرعة.
أنواع التسارع
التسارع منتظم
هو عندما تتسارع من الانطلاق إلى نقطة النهاية بمعدل ثابت. هذا يعني أن سرعتك تتغير بمعدل ثابت من بداية الرحلة إلى نهايتها.
تسارع غير منتظم
هو عندما يكون معدل تغيُر السرعة غير منتظم.
اقرأ أيضًا:
القوة والكتلة والتسارع: قانون نيوتن الثاني للحركة
نظرية أينشتاين حول النسبية الخاصة وسرعة الضوء
ترجمة: أزهر البكري
تدقيق: جعفر الجزيري
