ماهي وحدة التسارع

ماهي وحدة التسارع التي تستخدم في الفيزياء، وما هو الفرق بين السرعة والتسارع، حيث إن التسارع هو مصطلح فيزيائي يدل على معدل تغير السرعة، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن التسارع، كما وسنوضح الفرق بين السرعة والتسارع، وسنذكر ما هي الوحدة المستخدم لقياس التسارع.

ما هو تعريف التسارع

التسارع (بالإنجليزية: Acceleration)، هو كمية متجهية يتم تعريفها على أنها المعدل الذي يغير فيه الجسم سرعته، والجسم يتسارع إذا كان يغير من سرعته فقط، ويحدث التسارع فقط إذا كانت الحركة بنفس إتجاه محصلة القوى، أما إذا كانت الحركة بإتجاه معاكس لحركة القوى فأنه يحدث تباطؤ، كما وأن التسارع يحدث عند تغير سرعة جسم متحرك في خط مستقيم بالنسبة للزمن، ويحدث التسارع أيضا عند تغير إتجاه السرعة مع الزمن، وهناك العديد من الأمثلة على التسارع في حياتنا، وأقرب مثال على ذلك هو تسارع الجاذبية الأرضية وذلك يحدث عند ترك جسم ما يسقط سقوط حر من إرتفاع معين، حيث سيحدث وقتها تسارع للجسم نحو سطح الأرض، حيث أنه في البداية تكون سرعة الجسم صفر وعند تركه يبدأ بزيادة السرعة تدريجياً مع مرور الوقت، وعند الوصول إلى سطح الأرض تعود السرعة إلى الصفر مجدداً، وهذا التغير في معدل السرعات هو التسارع، وفي الواقع لا يحدث التسارع لجسم الا إذا حدث ما يلي:[1]

• التغيير في السرعة: حيث يحدث التسارع للجسم إذا تغيرت سرعته معر مرور الزمن.
• التغيير في الإتجاه: حيث يحدث تسارع للجسم إذا تغيرت إتجاه حركته مع مرور الزمن.

ما هو الفرق بين السرعة والتسارع

في الواقع هناك فرق كبير بين السرعة والتسارع، فالسرعة هي معدل تغير المسافة التي يقطعها الجسم في فترة زمنية معينة، أما التسارع فهو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن، كما وإن السرعة كمية قياسية، وهذا يعني إن السرعة لا يوجد لها إتجاه معين، أما التسارع فهو كمية قياسية، وهذا يعين أن للتسارع إتجاه محدد ومعين، كما ولا يشترط للجسم المتحرك أن يكون له تسارع ولكن يجب أن يكون له سرعة، فحركة الجسم تدل على وجود سرعة، وإذا كانت هذه السرعة ثابت ولا تتغير مع مرور الزمن فلا يوجد هناك تسارع للجسم، وعند القول أن تسارع جسم معين يساوي صفر فهذا لا يعين أن الجسم ثابت بالمطلق، ولكن عند القول أن سرعة الجسم صفر، فهذا يعني أن الجسم ثابت ولا يتحرك نسبياً.[2]

أنواع التسارع في الفيزياء

هناك ثلاث أنواع رئيسية فيزيائية للتسارع، وهذه الأنواع هي:[3]

• التسارع المنتظم (بالإنجليزية: Uniform Acceleration): وذلك عندما يتحرك جسم ما في خط مستقيم مع زيادة السرعة على فترات زمنية متساوية، حيث يقال إن الجسم في تسارع منتظم، وإن السقوط الحر لجسم ما هو مثال على التسارع المنتظم.
• التسارع غير المنتظم (بالإنجليزية: Non Uniform Acceleration): وذلك عندما يتحرك جسم مع زيادة في السرعة ولكن ليس على فترات زمنية متساوية، ويعرف هذ التسارع بإسم التسارع العشوائي، ويعد تحرك المركبات في الشوارع مثالاً على التسارع غير المنتظم.
• التسارع اللحظي (بالإنجليزية: Instantaneous Acceleration): وهو تسارع جسم معين في فترة زمنية محددة صغيرة جداً فقط.

حالات التسارع الفيزيائية

يوجد ثلاث حالات فيزيائية للتسارع وهذه الحالات هي:[4]

• التسارع الموجب: وذلك يحدث عندما يكون إتجاه التسارع بنفس إتجاه الحركة، مما يعني إن سرعة الجسم تزاد مع الوقت.
• التسارع السالب: وذلك يحدث عند إنخفاض السرعة مع الزمن، بحيث يكون إتجاه التسارع عكس إتجاه الحركة، ومثال على ذلك عند الضغط على مكابح السيارة فإنها تتباطئ تدريجياً حتى تتوقف.
• التسارع الصفري: وذلك يحدث عندما يكون الجسم ثابت ولا يتحرك، أو عندما تكون السرعة للجسم ثابتة ولا تتغير مع مرور الوقت.

ماهي وحدة التسارع

إن وحدة التسارع هي متر لكل ثانية مربعة، وهذه الوحدة هي مشتقة من النظام الدولي للوحدات، حيث تتكون من وحدة الطول وهي المتر، ووحدة الزمن وهي الثانية، ويمكن كتابة وحدة التسارع على الشكل م/ث²، وهذه الوحدة تعني أن الجسم تحرك مسافة 1 متر بزمن قدره 1 ثانية مع معدل تغير بالسرعة منتظم، وأن القوانين الفيزيائية لحساب التسارع تكون على هذا النحو:[5]

التسارع = التغير في الزمن / التغير في السرعة
ت= ( ز2 – ز1 ) / ( ع2 – ع1 )
ت = م/ث²

حيث إن:

• ت ← التسارع: وهو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن ووحدته م/ث².
• ع1 ← السرعة البدائية: وهي مقدار السرعة البدائية وتقاس بوحدة م/ث.
• ع2 ← السرعة النهائية: وهي مقدار السرعة النهائية وتقاس بوحدة م/ث.
• ز1 ← الزمن الأولي: وهو مقدار الزمن عند قياس السرعة البدائية ووحدته ث.
• ز2 ← الزمن النهائي: وهو مقدار الزمن عند قياس السرعة النهائية ووحدته ث.

أمثلة على حساب التسارع

لحساب مقدار التسارع نستخدم المعادلات والصيغ الفيزيائية، وعلى سبيل المثال لحساب معدل التسارع لسيارة كانت تسير بسرعة 80 كم/ساعة ثم زادت سرعتها إلى 110 كم/ساعة خلال فترة زمنية مقدارها 20 ثانية، تكون طريقة حساب التسارع كالأتي:[5]

أولا يجب التحويل من وحدة كم / ساعة إلى وحدة م / ث، حيث إن 80 كيلومتر/ساعة تساوي 22.22متر/ثانية و 110 كيلومتر/ساعة تساوي 30.5 متر/ثانية، ليكون الحل.

التسارع = التغير في الزمن/التغير في السرعة
ت= ( ز2 – ز1 ) / ( ع2  – ع1 )
ت = ( ز2 – ز1 ) / ( 30.5 – 22.22 )
وبما أن الفترة الزمنية تساوي 20 ثانية فهذا يعين أن:
ت = 20 / ( 30.5 – 22.22 )
ت = 20 /( 8.28 )
ت = 0.414 م/ث²
تسارع السيارة =  0.414 م/ث²

وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا ان ماهي وحدة التسارع هي متر لكل ثانية تربيع، كما وعرفنا معنى مفهوم التسارع في الفيزياء، ووضحنا الفرق بين التسارع والسرعة، وذكرنا جميع أنواع وحالات التسارع الفيزيائية، وذكرنا مثال لحساب التسارع بالخطوات التفصيلية.