اذا اثرت قوة مقدارها ١٠ نيوتن في كرة سلة

اذا اثرت قوة مقدارها ١٠ نيوتن في كرة سلة، التسارع أو العَجَلة في الميكانيكا الكلاسيكية، هو معدل تغير السرعة المتجهة بالنسبة للزمن، التسارع هو كمية فيزيائية تعبر عن معدل تغير السرعة المتجهة في فترة زمنية محددة، من حيث الاتجاه و السرعة.

التسارع كمية متجهة، بمعنى أن لها مقدارًا واتجاهًا. يتم تحديد اتجاه تسارع الجسم من خلال اتجاه القوة الكلية المؤثرة على هذا الجسم. كمية تسارع كائن ما، كما تم وصفها بقانون نيوتن الثاني، هي عبارة عن التأثير المشترك لسببين، هما:

• صافي التوازن لجميع القوى الخارجية المؤثرة على هذا الجسم - الكمية تتناسب طرديا مع صافي القوة الناتجة.
• كتلة هذا الجسم، اعتمادًا على المواد التي صنع منها - الكمية تتناسب عكسًا مع كتلة الجسم.

التسارع يمكن أن يتغير بتغير السرعة أو تغير الاتجاه. مثال:

• كائن يمشي في اتجاه معين بسرعة منتظمة ثم قام بتغيير الاتجاه بنفس السرعة، هنا قد تم تغيير التسارع.
• كائن يمشي بسرعة منتظمة ثم قام بخفض السرعة، هنا تم تغيير التسارع.
• كائن يمشي بسرعة معينة ثم قام بزيادة السرعة، هنا تم تغيير التسارع.

شرح:

سيارة تبدأ من السكون (لم تكن تتحرك، السرعة تساوي صفر في إطار مرجعي قصوري)، ثم تبدأ بالحركة في خط مستقيم و تتزايد سرعتها مع كل ثانية، هنا يزيد التسارع من حيث الحجم magnitude، و تتسارع السيارة في اتجاهها الحالي. أن قامت السيارة بتغيير الاتجاه، فسيتغير اتجاه التسارع، لأن التسارع كمية متجهة. تسارع السيارة في اتجاهها الحالي يسمى تسارع خطي (أو تسارع تماسي في الحركة الدائرية)، وستكون ردة فعل الركاب كقوة تدفعهم إلى مقاعدهم. عند تغيير الاتجاه يسمى التسارع تسارعًا نصف قطريًا (أو متعامد أثناء الحركات الدائرية) و سيكون شعور الركاب كقوة الطرد المركزي. إن قامت السرعة المتجة للسيارة بالانخفاض، فهذا تسارع في عكس الاتجاه و سالب رياضيًا، يطلق عليه أحيانًا التباطؤ، و سيشعر الركاب كقوة قصرية تدفعهم للأمام. هذا التسارع السالب يحصل في الصاروخ الكابح داخل المركبة الفضائية.

قد يكون التسارع موجبًا أو سالبًا

تعريف التسارع

التسارع هو المعدل الزمني لتغير سرعة الجسم المتجهة.

شرح للحالات الثلاثة

1) موجبا: أي يكون اتجاه التسارع في اتجاه الحركة، فالسرعة هنا تزداد مع الزمن أي إذا كانت السرعة 5 متر/ثانية والتسارع 5 متر/ثانية². فالسرعة ستصبح بعد مرور 1 ثانية مساوية 10 متر/الثانية وبعد ثانيتين تصبح 15 متر/الثانية.

2) سالبا: انخفاض السرعة مع الزمن (مثلا عند كبح فرامل السيارة). يلاحظ هذا التسارع العكسي عند كبح فرامل السيارة، مثل القيام بالضغط على دواسة المكابح في السيارة فتتباطئ سرعة السيارة بمعدل ثابت حتى تتوقف.

3) التسارع يساوي صفر (معدوم): أي أن السرعة منتظمة لا تتغير مع مرور الزمن.

ويعرّف التسارع أو العجلة رياضيا بأنه «تغير السرعة مع الزمن». فإذا كانت السرعة تقاس بالمتر في الثانية فإن التسارع يقاس بالمتر في الثانية في الثانية، أي متر/ثانية/ثانية.

مثـــــال:

يقوم القطار من المحطة ويزيد من سرعته، أي يسير بعجلة (حالة تزايد السرعة)، حتي يصل إلى سرعة 70 كيلومتر في الساعة، ثم يسير بتلك السرعة المنتظمة لمدة نصف ساعة مثلا، فيكون فيه تسارعه (عجلته) مساويا للصفر. وعند اقترابه من المحطة التالية يكبح السائق مكبح القطار ليخفض من سرعته (عجلة سالبة الإشارة) وتستمر نحو 20 ثانية مثلا تنخفض فيها السرعة رويدا رويدا حتى يتوقف القطار.

لذك نقول أن وحدة السرعة: كيلومتر في الساعة أو متر/الثانية.

أما وحدة العجلة (التسارع): كيلومتر/الساعة/(كلم/س²)، أو متر/ثانية/ (م/ث²).

ومن العجلات المعروفة التعجيل الأرضي أو عجلة الجاذبية الأرضية وهي تساوي 9,8 متر/ثانية²، لذلك تزداد سرعة الأشياء الساقطة حرا باستمرار.

• السؤال: اذا اثرت قوة مقدارها ١٠ نيوتن في كرة سلة

• الإجابة: ۲۰ م/ث^٢