إن مفهوم الحركة يرتبط بتغير موضع جسم ما، فالجسم ينتقل من مكان لآخر حيث يقطع مسافة معينة خلال فترة زمنية ما، ويطلق على ذلك مفهوم السرعة أي أنها المعدّل الزمني للمسافة أو المسافة التي يقطعها الجسم في زمن معين، وعند قياس السرعة خلال زمن معين يُطلق عليها التسارع، فالتسارع هي المعدل الزمني لسرعة الجسم، وهذه المفاهيم جميعها مفاهيم فيزيائية، في هذا المقال سنقدم لكم بحث عن الحركة بتسارع ثابت بصورة مفصلة وواضحة تابعونا.
محتويات
بحث عن الحركة بتسارع ثابت
إن دراسة موضوع الحركة بتسارع ثابت يمكننا من فهم واضح لعلم الفلك، ومعرفة حركة النجوم والكواكب بصورة دقيقة وعلمية، ودراسة دوران الكواكب حول نفسها وحول الشمس في النظام الشمسي وتحديد المدة الزمنية التي تستغرقها الكواكب في الدوران، ومن ذلك يمكن حساب السرعة التي تسير بها.
الحركة المتسارعة
إن المقصود بالحركة المتسارعة هو حركة الجسم بمقادير متساوية خلال فترة زمنية متساوية، ومن أهم الأمثلة على التسارع الثابت هو السقوط الحر والذي يحدث تحت تأثير الجاذبية الأرضية، ويُقصد بالسقوط الحر هو المدة الزمنية التي يحتاجها الجسم الساقطة كي يستقر على سطح ثابت مثل سقوط الكرة على سطح الأرض بدون أي معيقات تفصل بين عملية السقوط وعملية الاستقرار.
شاهد أيضا: خاتمة بحث
التسارع
يُقصد بالتسارع المعدل الزمني للسرعة، ويُقاس بوحدة متر/ ثانية تربيع، وتعتبر كمية التسارع كمية مُتجهة يتم تحديد قيمتها بقيمة عددية واتجاه، فتكون قيمة التسارع موجبة أو سالبة أو صفر.
- تكون موجبة إذا كانت حركة تسارع الجسم مع اتجاه الحركة.
- تكون قيمة التسارع سالبة إذا كانت حركة تسارع الجسم في اتجاه معاكس للحركة كما يحدث عند الضغط على فرامل السيارة من أجل تقليل السرعة.
- وتكون قيمة التسارع صفر إذا كان الجسم يسير بسرعة منتظمة فيكون الفرق بين السرعة الابتدائية والسرعة النهائية صفر وبذلك يكون التسارع صفر.
حساب قيمة التسارع
التسارع كمية متجهة يُعبر عنها بعدد مع تحديد الاتجاه، ويمكن حساب قيمة التسارع بعدة طرق نذكر منها:
- التسارع = التغير في السرعة ÷ الزمن.
- التسارع = مجموع القوى المؤثرة في الجسم ÷ كتلة الجسم.
- إذا كانت العلاقة ممثلة على منحنى ما، فإنه يمكن حساب التسارع بتحديد ميل المنحنى.
شاهد أيضا: خاتمة بحث فقهي
السقوط الحر
يعتبر السقوط الحر قسم من أقسام الحركة المتسارعة، ويُعرّف السقوط الحر بأنه عملية سقوط أي جسم بفعل الجاذبية الأرضية سواء كان اتجاه الجسم الساقط أو المتحرك لأسفل أو لأعلى، وهذا يجعل الجسم الساقط سقوطاً حراً خفيف جداً كأنه بدون وزن، ويُطلق على السقوط الحر أيضاً التسارع الناجم عن الجاذبية الأرضية.
أما فيما يتعلق بتعريف السقوط الحر تعريفاً ميكانيكياً بأنه سقوط جسم ما من مسافة محددة تحت تأثير الجاذبية الأرضية بدون وجود أي معيقات مثل: الرياح الشديدة وغيرها.
عند سقوط جسم ما سقوط حر من ارتفاع ما تأخذ سرعة الجسم بالتغير بشكل مستمر، أي تتغير سرعة الجسم من وقت لآخر، وتكون سرعة الجسم عند بدء السقوط صفر، ثم تأخذ بالزيادة بشكل تدريجي حتى تصل لأعلى قيمة لها عند اقترابها من سطح الأرض، ويكون مقدار التسارع مساوي لمقدار تسارع الجاذبية الأرضية والبالغ 9.8 م/ث2، ويرمز لتسارع الجاذبية الأرضية بالرمز g، وفي بعض الأوقات يتم تقريب قيمة تسارع الجاذبية الأرضية لتصبح 10 م/ث2 لتسهيل الحسابات الفيزيائية، وخلال السقوط الحر تزيد قيمة المسافة المقطوعة من فترة زمنية لأخرى بينما يكون اتجاه التسارع لأسفل باتجاه الجاذبية الأرضية.
مثال توضيحي للحركة بتسارع ثابت
إنّ أفضل وسيلة لتوضيح معنى الحركة بتسارع ثابت هو تقديم مثال عليها كما يلي:
نزول الدراجة الهوائية من أعلى منحدر مائل خالي من المُعيقات، فتبدأ الدراجة الهوائية النزول من الأعلى بسرعة محددة ثم تتغير السرعة بنسب متساوية خلال فترات زمنية مختلفة، حيث يعتمد نزول الدراجة على ثقلها أي وزنها وكذلك على جاذبية الأرض لها، وبالتالي فإن السقوط الحر يعتمد على ثقل الجسم وقوة الجاذبية الأرضية.
شاهد أيضا: خاتمة بحث علمي
تطبيقات على الحركة المتسارعة
من أبرز التطبيقات التي تعتمد على الحركة المتسارعة، ويتم تداول استخدامها بشكل واضح البوصلة المتوفرة على الهواتف الذكية الحديثة كتطبيق، وذلك من خلال استعمال مقياس التسارع الذي يمكنه تحديد الاتجاه الذي يتواجد فيه الهاتف وتحديد موقعه بشكل دقيق، كما يُستفاد من مقياس التسارع في مجالات أخرى
- كتحديد موقع الزلزال ورصد الزلازل والكشف عنها بشكل مبكر لتفادي حدوث أضرار.
- كما تُستخدم في الأجهزة الطبية وأيضاً في الأطراف الصناعية كي تساعد الطرف الصناعي على القيام بالحركة أو رفع السرعة من خلال استشعار الحركة أو بواسطة ذبذبات.
- وكذلك في أجهزة الحاسوب المحمولة حيث يقوم مقياس التسارع برصد السقوط الحر المفاجئ واكتشافه وبذلك يقوم بإيقاف تشغيل القرص الصلب بسرعة مما يحمي محرك القرص الصلب من التلف أو الضرر وذلك في حال سقوط الحاسوب المحمول بشكل مفاجئ خلال الاستخدام.
- يستخدم في السيارات بهدف الكشف عن تعرض السيارات لحوادث مرورية، مما يعمل على فتح الأكياس الهوائية بشكل سريع وفوري لحماية المتواجدين في السيارة وتقليل الخسائر البشرية.
إن السرعة والتسارع كميات فيزيائية مرتبطة ببعضها البعض، ويعتبر كل منهما كمية متجهة أي يتم تحديد قيمتها كماً واتجاهاً.