تُعتبَر كل من السرعة الزاوية والسرعة الخطية شكلين من أشكال السرعة ويُطبَق كلاهما في مختلف المجالات. توضح هذه المقالة التعريفات والتشابهات والاختلافات بين السرعة الخطية والسرعة الزاوية.
السرعة الخطية
تعرّف السّرعة الخطية بأنها مقدار التغيير في الإزاحة بين جسم ونقطة ثابتة. رياضيًا، السرعة تساوي (dx/dt) وفقًا لنظريات التفاضل والتكامل، ويرمز لها بالرمز (ẋ)، فالسرعة الخطية هي كمية متجهة وهي تكون بنفس اتجاه الحركة اللحظية.
تُعد السرعة الخطية كميةً متغيرة نسبيًا، أي أن قوانين النظرية النسبية يجب أن تُطبّق على السرعات المتوافقة مع سرعة الضوء. والسرعة النسبية هي سرعة حركة الجسم بالنسبة لجسم آخر، وتكتب بشكل متجهي كالآتي: (V̰A rel B = V̰A – V̰B ) إذ إن (V̰ rel) هي سرعة الجسم (A) بالنسبة للجسم (B).
يُستخدَم مثلث السرعة أو متوازي أضلاع السرعة غالبًا لحساب السرعة النسبية بين جسمين. تنص نظرية مثلث السرعة على أنه إذا بُيِّن كل من (VA rel Earth) و(VEarth rel B) على جانبي المثلث ومثّلا الكمية والاتجاه، فإن الضلع الثالث سيمثل قيمة واتجاه السرعة النسبية.
كذلك يمكن تعريف السرعة الخطية بأنها إزاحة الجسم خلال وحدة الزمن، وتتمثل سرعة الجسم بقيمة السرعة الخطية فقط دون الاتجاه.
السرعة الزاوية
السّرعة الزاوية هي حدث يُلاحَظ في الحركة الزاوية، كما في حركة دوران شفرات المروحة أو دوران العجلات. تُستَعمل الزوايا نصف القطرية بمثابة وحدة قياس الحركة الزاوية، يتحرك جزء من هذه الزاوية مع الجسم ويبقى الجزء الآخر ثابتًا بالنسبة للأرض. تُعرَف هذه الزاوية باسم الإزاحة الزاوية.
يُعرَف مقدار التغيير في الإزاحة الزاوية بالسرعة الزاوية، ويُعرَف مقدار التغير في السرعة الزاوية بالتسارع الزاوي. تقاس السرعة الزاوية بوحدات (دورة / ثانية) أو (زاوية نصف قطرية / ثانية).
يحتاج الجسم لعزم دوران صافٍ من مصدر خارجي يؤثر على نظام الدوران لتغيير سرعته. الميزة الأخرى التي ترتبط بالسرعة الزاوية هي وجود الزخم الزاوي والذي يساوي حاصل ضرب مجموع (عزوم القصور الذاتي – moment of inertial) للجسم حول محور دورانه بالسرعة الزاوية.
الطاقة الحركية الدورانية للنظام الدوراني تساوي مربع حاصل ضرب مجموع عزوم القصور الذاتي بالسرعة الزاوية مقسومًا على 2. تُعد السرعة الزاوية كميةً مناسبة للتعبير عن مدى السرعة التي يمكن أن يصل لها جسم ما، ويرمز لها بالرمز ω.
اقرأ أيضًا:
لماذا تقاس السراعة في البحر بالعقدة؟
تعرف على مبدأ ماخ.. العالم الذي ارتبط اسمه بالسرعة
ترجمة: رياض شهاب
تدقيق: آية فحماوي
