في الفيزياء، تشير السرعة إلى قياس مدى سرعة انتقال الجسم من مكان إلى آخر. إنها كمية قياسية، مما يعني أن لها حجمًا ولكن ليس لها اتجاه، مما يميزها عن السرعة، وهي كمية متجهة تتضمن الاتجاه. تعد السرعة أمرًا أساسيًا لفهم الحركة وغالبًا ما تكون واحدة من المفاهيم الأولى التي تم تقديمها في تعليم الفيزياء.
يتم تعريف السرعة على أنها المسافة المقطوعة لكل وحدة زمنية. يتم إعطاء صيغة حساب السرعة المتوسطة \( v \) بواسطة:
\( v = \frac{d}{t} \)
أين:
يتم قياس السرعة عادة بوحدات متر في الثانية (م/ث) في النظام الدولي للوحدات (SI)، ولكن يمكن أيضًا التعبير عنها بوحدات أخرى مثل كيلومتر في الساعة (كم/ساعة)، ميل في الساعة (ميل في الساعة) أو قدم في الثانية (قدم/ثانية).
في حين أن متوسط السرعة يعطينا رؤية شاملة للحركة خلال فترة معينة، فإن السرعة اللحظية تخبرنا بمدى سرعة تحرك الجسم في لحظة محددة من الزمن. من خلال النظر في فترة زمنية متناهية الصغر، يمكننا التعبير عن السرعة اللحظية على النحو التالي:
\( v = \lim\limits_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta d}{\Delta t} \)
يعد هذا المفهوم ضروريًا عند التعامل مع الأشياء التي لا تحافظ على سرعة ثابتة.
يمكن ملاحظة السرعة في العديد من المواقف اليومية. على سبيل المثال، عند قيادة السيارة، يعرض عداد السرعة السرعة اللحظية للسيارة. وبالمثل، إذا ركضت سباق 100 متر في 12 ثانية، فإن متوسط سرعتك خلال السباق سيكون:
\( v = \frac{100\textrm{متر}}{12\textrm{ ثواني}} \approx 8.33\textrm{ آنسة} \)
يمكن تعزيز سرعة الفهم من خلال تجارب بسيطة:
مواد:
إجراء:
مواد:
إجراء:
يتيح تحليل هذه التجارب فهم كيفية تغير السرعة بمرور الوقت وكيف يمكن قياسها بدقة في سياقات مختلفة.
يمكن أيضًا تمثيل السرعة بيانياً. يعرض الرسم البياني للسرعة والوقت السرعة على المحور الرأسي والوقت على المحور الأفقي. يشير الخط الأفقي المستقيم إلى سرعة ثابتة، بينما يشير المنحدر إلى تغير السرعة. كلما كان المنحدر أكثر حدة، كلما زاد التغير في السرعة. إذا قمنا بحساب المساحة تحت خط الرسم البياني، فسنحصل على المسافة المقطوعة خلال فترة زمنية معينة.
يعد فهم السرعة أمرًا بالغ الأهمية لاستكشاف مفاهيم أخرى في الفيزياء مثل التسارع والقوة والطاقة الحركية والزخم. فهو يقدم الأساس لقوانين نيوتن للحركة، التي تحكم حركة الأجسام وتضع إطارًا للميكانيكا الكلاسيكية. في الحياة اليومية، بدءًا من المركبات التي نقودها وحتى الألعاب الرياضية التي نستمتع بها، تعد السرعة جزءًا لا يتجزأ من كيفية إدراكنا للحركة.
السرعة هي فكرة أساسية في الفيزياء تستخدم لوصف مدى سرعة تحرك الجسم. سواء أخذنا في الاعتبار متوسط السرعة لرحلة بأكملها أو السرعة اللحظية في لحظة معينة، فهو مقياس يساعدنا على قياس الحركة وفهمها في مجموعة متنوعة من السياقات. ومن خلال دراسة السرعة وتطبيقاتها، نكتسب نظرة ثاقبة حول الطبيعة الأساسية للأجسام المتحركة والقوى التي تحكمها.
