مفاهيم فيزيائية .. العوامل التي تقرر الحركة - 4
تماما كما أن مصطلحي الوزن والكتلة المتبادلان (بشكل غير صحيح في بعض الأحيان) ، فهناك حالة مشابهة تحدث مع السرعة والسرعة المتجهة. في حين أن كلا المصطلحين تشير الى مدى سرعة الكائن ، فيما يتعلق بالزمن ، لديهم الفروق الدقيقة . السرعة هي مقياس عددي يدل مدى سرعة كائن يتحرك، وتقاس عن طريق قسمة طول المسافة التي تقطعها على الوقت، ولكن السرعة لا تحيد اتجاه الحركة . السرعة المتجهة ، من ناحية أخرى ، هو تغيير في موقف "الازاحة " مقسوما على الزمن .
إذا كان عداء يقطع100 متر في 10 ثانية ، فنعرف أن العداء ركض مسافة معينة (100 متر) في فترة زمنية معينة (10 ث) . من هذه المعلومات يمكننا العمل على استخراج متوسط سرعة العداء الذي هو 10 م / ث أو 36 كم / ساعة في ركض 100 م على مسار مستقيم ، ولأن اتجاه الحركة في خط مستقيم وثابت ، فان التغير في الوضع هو أيضا 100 متر، لذلك هنا وفي هذه الحالة لا يكون هناك حقا فرق في حساب السرعة وحساب السرعة المتجهة . بالرغم من اننا في بعض الأحيان بحاجة إلى معرفة في أي اتجاه ، وكذلك ما هو مدى السرعة التي يتحرك بها الجسم (أي للشمال أو للجنوب أو إيجابية أو سلبية) . في هذه الحالات ، السرعة المتجهة هو المصطلح الأفضل للاستخدام . على سبيل المثال ، عندما ركل الكر ة ، والكرة تقلع يمكننا أن ننظر في مدى سرعة الكرة وهي تسير في الاتجاه الأفقي ، في الاتجاه الرأسي ، والناتجة من هذين العنصرين . ولقياس مدى سرعة الكرة التي تحركت بها في هذا المستوي ، فإننا هنا نقيس السرعة المتجهة ، وليس السرعة .
أن متوسط سرعة العداء لمسافة 100 م هو (36 كم / ساعة) لا شيء أكثر من ذلك . هذه الأرقام لا تخبرنا ماهي السرعة الاعلى للعداء ، والتي قد تصل (42 كم / ساعة)، كما أنها لا تخبرنا اي شيء عن تسارع أو تباطؤ العداء ، وهو المعدل الذي تتغير به السرعة المتجهة ( أو السرعة).
العداؤون الذين معدلاتهم 36 كم / ساعة بما يزيد عن 100 م يركضون بشكل أسرع وأبطأ من 36 كم / ساعة خلال المراحل المختلفة من السباق . لماذا ؟ لأنه مباشرة بعد الاطلاق ، يكتسب الرياضي سرعة ولفترة من الوقت يركض بشكل أبطأ بكثير من 36 كم / ساعة . ثم على الرياضي ان يركض اسرع في مكان آخر في السباق إلى المتوسط 36 كم / ساعة على مدى المسافة كلها.
ان معدلات التسارع تختلف بشكل كبير من رياضي إلى آخر . بعض الرياضيين يكونون مثل الصواريخ عند الانطلاق من البداية فيمتلكون تسارعا هائلا على مدى ال 40 م الأولى من سباق 100 م . بعد ذلك ينخفض معدل التسارع لديهم ، وقد يتباطؤون حتى عند الاقتراب من الشريط .
الرياضيون الذين تسابقوا مرات متعددة ضد البطل الاولمبي كارل لويس يدركون جيدا انه يمكن ان يكون لا يزال في حالة تسارع حتى 70 متر في سباق 100 م . قد يكون معدل تسارعه اقل من تسارع منافسيه في بداية السباق، ولكن تسارعه يستمر لفترة أطول .
خلال آخر 30م ، لويس كثيرا ما يمسك ويجتاز الرياضيين الذين كانوا ينافسونه (أي كسر بالشكل السليم بسبب التعب) ويتباطأ . في فعالية 400 م ، 50 م سرعة اتخاذ تدابير لمايكل جونسون الذي حطم الرقم العالمي وسجل في ركض 400 م زمن 43.18 ثانية في عام 1999 وتظهر في الشكل 2.2 (علما أنه لم يتم كسر هذا الرقم القياسي العالمي في دورة الالعاب الاولمبية في بكين عام 2008).
وكانت أقصى سرعة لجونسون عند ال 150 م ، وكان الفارق الأساسي بين جونسون ومنافسيه أيضا كمية القليلة من الانخفاض من بين كل 50 مترا كفاصل زمني .
http://www4.0zz0.com/2013/05/04/13/434285085.png
من الممكن ان يقلل الرياضيين من معدل تسارعهم ولا تزال هناك زيادة سرعة . فطالما كان التسارع موجودا ، حتى لو كان في الحد الأدنى ، ستزداد السرعة . فإذا ما حدث التباطؤ فان السرعة ستنخفض . فزيادة السرعة او نقصانها لدى الرياضي يعتمد على معدل التسارع
التسارع المتماثل والتباطؤ المتماثل يعني أن الرياضي أو الكائن يسرع أو يبطئ بمعدل منتظم
وكمثال على التسارع الموحد او المتماثل ما يحدث في دورة الالعاب الاولمبية الشتوية عندما ينزلق أربعة رجال في مزلقة لأسفل على مسار منزلقة ويتسارع كل منهم إلى سرعة 15 قدم / ثانية (4.6 م / ث) في الثانية الأولى ، 30 قدم / ثانية (9.1 م / ث ) في الثانية، و 45 قدم / ثانية (13.7 م / ث) في الثانية الثالثة . فلكل ثانية تتحركها المزلقة ، تحصل زيادة موحدة في سرعتها بمعدل 15 قدم / ثانية . يكتب هذا التسارع " 15 قدم / ثانية / ثانية " ، أو 15 قدم / ث 2 ((4.6 م / ث / ث ، أو (m/s2 4.6 ) . لاحظ أن هناك وحدة مسافة واحدة (أي 15 قدم ) وهناك وحدتين زمنيتين ( أي ث / ث ) كلما كنت تشير إلى التسارع . هذا يدل على معدل تغير السرعة ، أو مقدار السرعة المضافة (أي 15 قدم / ثانية) ، مع كل وحدة وقت متعاقبة تمر هي (هي 1 ث) التي يمر . إذا تباطأت المزلقة بمعدل موحد ، فهنا يحدث العكس . في هذه الحالة فإنها تتباطأ أو تفقد السرعة ، بمعدل موحد .
أن التسارع والتباطؤ الموحد لا يحدث في كثير من الأحيان في الرياضة . عندما يكون الرياضيين (أو الادوات مثل الكرات أو الرماح) في حالة حركة ، تتفاوت القوى المعاكسة او المعارضة ، بدءا من المعارضة الى مقاومة الهواء ، والتي تسبب التنوع في التسارع (أو التباطؤ) ، وبعبارة أخرى ، تكون غير متماثلة . ومع ذلك ، فان واحدا من أفضل الأمثلة على تماثل او توحد التسارع والتباطؤ يحدث في الطيران لمدة قصيرة كما هو الحال في الوثب العالي والوثب الطويل والغطس ، والترامبولين ، والجمناستك . في هذه الحالات ، فان مقاومة الهواء تهمل وللحد التي لا تذكر .
الجاذبية تتباطأ بشكل مماثل ، لأنه في الوقت الذي يرتفع فيه الرياضيين عند الطيران بسرعة 32 قدم / ثانية لكل ثانية من الطيران (أي 32 قدم / ث 2) ثم يتسارعون بنفس المعدل وهو 32 قدم / ث 2 عند الهبوط ( في النظام المتري 32 قدم / ث 2 = 8, 9 م / ث 2 ) سنرى احيانا ان التباطؤ يوصف بأنه تسارع سلبي ، ويوصف التسارع بانه تسارع إيجابي . الاشارة السالبة " ناقص" أمام 32 قدم / ث 2 (أي - 32 قدم / ث 2 ) تشير إلى أن الغطاس يتباطأ بمعدل من 32 قدم / ثانية في كل ثانية لأنه آخذ في الارتفاع في الهواء . |
