تشير الحركة الخطية، أو حركة الخط المستقيم، إلى حركة جسم على طول مسار مستقيم من نقطة إلى أخرى. يعد هذا النوع من الحركة أحد المفاهيم الأساسية في الفيزياء، ويعمل كأساس لفهم الحركات والديناميكيات الأكثر تعقيدًا. يمكن وصف الحركة الخطية من حيث المسافة، والإزاحة، والسرعة، والسرعة، والتسارع.
المسافة هي كمية قياسية تشير إلى إجمالي طول المسار الذي يغطيه جسم متحرك، دون أي اعتبار لاتجاهه. ويتم قياسه بوحدات الطول مثل الأمتار (م) أو الكيلومترات (كم).
الإزاحة، من ناحية أخرى، هي كمية متجهة تمثل التغير في موضع الجسم. يأخذ في الاعتبار كلا من الحجم والاتجاه. يتم تعريف الإزاحة على أنها أقصر مسافة من الموضع الأولي إلى الموضع النهائي للجسم ويتم قياسها بنفس وحدات المسافة.
\( \textrm{مسافة} = \textrm{إجمالي طول المسار مغطى} \) \( \textrm{الإزاحة} = \textrm{الموقف النهائي} - \textrm{الوضعية الأولية} \)السرعة هي كمية عددية تصف مدى سرعة تحرك الجسم. يتم تعريفها على أنها المسافة المقطوعة لكل وحدة زمنية. الوحدة القياسية للسرعة هي متر في الثانية (م/ث).
السرعة، مثل الإزاحة، هي كمية متجهة. فهو يصف معدل تغير الإزاحة ويتضمن كلا من الحجم (السرعة) والاتجاه. يمكن حساب السرعة بقسمة الإزاحة على الفترة الزمنية التي حدث خلالها التغيير في الموضع.
\( \textrm{سرعة} = \frac{\textrm{مسافة}}{\textrm{وقت}} \) \( \textrm{سرعة} = \frac{\textrm{الإزاحة}}{\textrm{وقت}} \)التسارع هو كمية متجهة تصف معدل تغير السرعة. يشير إلى مدى سرعة زيادة سرعة الجسم أو إبطائه أو تغيير اتجاهه. الوحدة القياسية للتسارع هي متر في الثانية المربعة (m/s \(^2\) ).
\( \textrm{التسريع} = \frac{\textrm{التغيير في السرعة}}{\textrm{وقت}} \)يمكن وصف حركة الأجسام بدقة باستخدام مجموعة من المعادلات المعروفة باسم معادلات الحركة. تنطبق هذه المعادلات على الأجسام التي تتحرك بتسارع ثابت على طول خط مستقيم. هناك ثلاث معادلات أولية للحركة:
1. \(v = u + at\) 2. \(s = ut + \frac{1}{2}at^2\) 3. \(v^2 = u^2 + 2as\)حيث: - \(v\) هي السرعة النهائية، - \(u\) هي السرعة الأولية، - \(a\) هي التسارع، - \(t\) هي الوقت، و - \(s\) هو النزوح.
لنفترض أن سيارة تبدأ من السكون عند إشارة المرور وتتسارع بمعدل ثابت قدره \(3 \, \textrm{آنسة}^2\) لمدة \(5\) ثانية. يمكننا استخدام معادلات الحركة لوصف حركة السيارة.
بالنظر إلى: - السرعة الأولية ( \(u\) ) = \(0 \, \textrm{آنسة}\) - التسارع ( \(a\) ) = \(3 \, \textrm{آنسة}^2\) , - الوقت ( \(t\) ) = \(5 \, \textrm{س}\) .
باستخدام \(v = u + at\) ، يمكن حساب السرعة النهائية للسيارة ( \(v\) ) على النحو التالي:
\( v = 0 + (3 \times 5) = 15 \, \textrm{آنسة} \)للعثور على الإزاحة ( \(s\) )، نستخدم \(s = ut + \frac{1}{2}at^2\) :
\( s = (0 \times 5) + \frac{1}{2} \times 3 \times (5^2) = 37.5 \, \textrm{م} \)يوضح هذا المثال كيف يمكن وصف الحركة الخطية للسيارة وحسابها باستخدام المفاهيم والمعادلات الفيزيائية الأساسية.
الحركة الخطية هي مفهوم أساسي في الفيزياء يوفر فهمًا أساسيًا لكيفية تحرك الأشياء في خط مستقيم. من خلال دراسة الحركة الخطية، نحن قادرون على وصف حركة الأجسام والتنبؤ بها باستخدام المسافة والإزاحة والسرعة والسرعة والتسارع. توفر معادلات الحركة مجموعة أدوات قوية لحساب الجوانب المختلفة للحركة الخطية للأجسام في ظل تسارع ثابت.
