ماذا تقيس السرعة المتجهة

سنوضح في موسوعة الإجابة عن سؤال ما هي السرعة المتجهة وهي إحدى أنواع السرعة، وقد يثير هذا الأمر دهشة البعض الذين لم يكونوا يعرفون أن هناك أنواعًا مختلفة من السرعة، وتعني السرعة بشكل عام المسافة المقطوعة في فترة زمنية قصيرة وهو مفهوم عالمي تم تطويره من أجل إيضاح المقصود من السرعة.

في مثال يمكن من خلاله فهم سرعة تحرك شخص ما من مكان إلى آخر، سواء كان سيرًا على الأقدام أو بالسيارة. على سبيل المثال، إذا استغرق الشخص عشر دقائق للذهاب وسبع دقائق للعودة على نفس الطريق، فإن ذلك يشير إلى أن سرعته كانت أكبر في العودة مقارنةً بالذهاب.

ماذا تقيس السرعة المتجهة

تم تصنيف السرعة في الحياة اليومية إلى نوعين، وكلاهما يستخدم للتعبير عن نفس الأمر. يوجد السرعة المتجهة (Velocity) والسرعة القياسية (Speed)، ولفهم كل منهما يجب أولا فهم المعنى الفيزيائي للحركة في دراسة الميكانيكا الكلاسيكية. ويهتم علم الحركة المعروف باسم الكينماتيكا (Kinematics) بدراسة السرعة بشكل مفصل.

تم تعريف السرعة المتجهة على أنها المسافة التي يقطعها الجسم في وحدة زمنية، والوحدة الزمنية المستخدمة هي الساعة، وتحمل السرعة قيمة متجهة واتجاهًا محددًا. كما يعرف أن قيمة السرعة يمكن قياسها بالمتر والكيلومتر والثانية، ويمكن أيضًا قياس اتجاه السرعة باستخدام السهم في الرياضيات لتسهيل الحساب.

فيما يتعلق بسؤال ما هي الحركة المتجهة، فإن الإجابة تشير إلى أنها تقوم بقياس كل من (الاتجاه والسرعة)، وتحديد كلٍ من:

• السرعة المتجهة الثابتة: يعني أن جميع الأجسام لها سرعة ثابتة وجهة لا تتغير.
• السرعة المتجهة المتغيرة: يتم حسابها من خلال تغير حركة الجسم خلال فترة زمنية محددة.

تعريف السرعة المتجهة

• يتم تعريف السرعة المتجهة على أنها المسافة التي يقطعها الجسم في وحدة زمنية والتي يتم التركيز على اتجاه محدد، وهذا يمثل خاصية هامة للسرعة، ومن بين خصائصها أنها لها قيمة محددة يتم قياسها بالمتر/الثانية أو الكيلومتر/الساعة، وثانيًا، يتم تمييز اتجاه السرعة باستخدام سهم في الرياضيات لجعل الحسابات أسهل.
• وبناءً على ذلك، فإن السرعة المتجهة هي كمية فيزيائية تحتاج إلى اتجاه ومقدار للتعبير عنها، ولتوضيح هذا الأمر أكثر، فلنأخذ مثالًا على سيارة تتحرك بسرعة 50 كم / ساعة في اتجاه الشمال، فإن مقدار سرعة السيارة هو 50 كم / ساعة، واتجاه حركتها هو الشمال.
• يمكن تقسيم السرعة إلى سرعة لحظية أو متوسطة، وعند الحديث عن السرعة المتجهة، يقصد بها السرعة المتوسطة المتجهة، أي معدل التغير في الإزاحة (Δف) مقسومًا على الوقت الكلي (Δز)، مما يتطلب وجود موضع ابتدائي وموضع نهائي، وكذلك وجود وقت ابتدائي ووقت نهائي.

السرعة المتجهة اللحظية

• السرعة المتجهة اللحظية، هي سرعة الجسم في لحظة معينة، ويمكن فهمها من خلال تخيل تجميد الزمن وقياس سرعة الجسم في تلك اللحظة. وعندما يتم الإشارة إلى السرعة المتجهة، فإن ذلك يشير إلى السرعة المتجهة اللحظية للجسم. وعلى سبيل المثال، عندما يتم القول إن السرعة المتجهة لجسم ما هي خمسة متر/ثانية في الاتجاه الشمالي الشرقي، فإن ذلك يشير إلى السرعة اللحظية المتجهة لتلك الجسم في ذلك الاتجاه. ويجب الإشارة إلى أن السرعة اللحظية القياسية، هي قيمة السرعة المتجهة اللحظية للجسم، والتي يتم حسابها في تلك الحالة بمقدار خمسة متر/ثانية.
• ومن الواضح من المذكور أعلاه أن السرعة القياسية هي كمية فيزيائية قياسية لا تحتاج إلا إلى مقدار للتعبير عنها، وتنقسم إلى نوعين؛ السرعة المتوسطة القياسية التي يتم حسابها عن طريق قسمة المسافة بين نقطتين على مدى الوقت اللازم للوصول بينهما.

الفرق بين السرعة والسرعة المتجهة

• توجد فرق بين السرعة المتجهة المتوسطة والسرعة المتجهة اللحظية، حيث تحدد السرعة المتوسطة كقيمة مطلقة للسرعة المتجهة، في حين أن السرعة المتجهة اللحظية هي قيمة سرعة جسم ما في لحظة محددة.
• الفرق بين السرعة والسرعة المتجهة يمكن تحديده بملاحظة دوران جسم حول دائرة بسرعة معينة، ولحساب السرعة المتوسطة خلال الدوران، يتم قسمة الوقت اللازم للدوران منذ بدايته.
• فيما يتعلق بحساب المتوسط الحسابي للسرعة المتجهة، يكون المقدار يساوي الصفر، حيث يتم حساب السرعة المتجهة عن طريق قسمة المسافة التي يتحركها الجسم من نقطة البداية إلى نقطة النهاية على فترة الزمن.
• في حالة الحركة الدائرية، تتميز بأن نقطتي البداية والنهاية هما نفس النقطة، وبالتالي يتم إحراز إزاحة صفر، ومن ناحية أخرى، يُعرف السرعة بأنها المسافة التي يقطعها الجسم في وحدة زمن محددة، ويتم قياسها بالأمتار في الثانية أو بالكيلومتر في الساعة.

وأخيراً بعد شرح ما هي السرعة المتجهة، يجب التنويه إلى فرق بين المسافة والإزاحة والسرحة، حيث يعتقد الكثيرون بشكل خاطئ أن المسافة والإزاحة هما نفس الشيء، ولكن المسافة تعني المسافة التي يقطعها الجسم بين نقطتين، أما الإزاحة فتعني المسافة التي يتحرك فيها الجسم من نقطة إلى أخرى في مسار معين، ووحدة قياس الإزاحة هي وحدة الطول مثل السنتيمتر والمتر والكيلومتر، وقد تكون إيجابية أو سالبة، أما السرعة فهي المسافة التي يقطعها الجسم في وقت محدد.

المراجع

1

2

3