أنواع السرعة

تعتبر السرعة مقياساً للمسافات التي تقطعها الأجسام في زمن محدد، وهي تمثل قيمة متجهة تتضمن كلاً من مقدار السرعة والاتجاه. نناقش فيما يلي الأنواع المختلفة للسرعة:

السرعة المنتظمة

تعكس السرعة المنتظمة حركة الأجسام التي تقطع مسافات متساوية في فترات زمنية متساوية. وفي هذه الحالة، تكون القيمة العددية والاتجاه لسرعة الجسم ثابتين على الدوام.

تنطبق هذه السرعة فقط على الأجسام التي تتحرك في خط مستقيم وبسرعة ثابتة. وبعض الأجسام الكونية، مثل الأجرام السماوية التي لا تتأثر بقوى خارجية، تعتبر أمثلةً جيدة على السرعة المنتظمة. يمكن قياس هذه السرعة باستخدام المعادلة التالية:

السرعة = الإزاحة / الفترة الزمنية

السرعة المتغيرة

تشير السرعة المتغيرة إلى الأجسام التي تتحرك بسرعات مختلفة في نقاط متباينة على طول مسار الحركة. يمكن أن يشمل هذا التغير في الاتجاه أو المقدار أو كليهما. إذ قد يتغير اتجاه الحركة أو قد تقطع الأجسام مسافات غير متساوية خلال فترات زمنية متساوية أو العكس.

يتم قياس مقدار التغير في هذه السرعة بواسطة التسارع. ويمثل كل من المذنبات والكويكبات أمثلة على الأجسام التي تتحرك بسرعات متغيرة، حيث تتأثر جاذبيتها بتغيرات السرعة والاتجاه.

السرعة اللحظية

تعبر السرعة اللحظية عن متوسط السرعة بين نقطتين على مسار الجسم، عندما تكون الفترة الزمنية بينهما تقترب من الصفر. حيث إن تقليل الفترة الزمنية بشكل كبير يجعل الجسم عديم التسارع خلال تلك الفترة. يمكن قياس السرعة اللحظية باستخدام المعادلالآت التالية:

السرعة اللحظية = نهــــا [(ف(ز+Δز) – ف(ز)) / Δز] … عندما تؤول Δز إلى الصفر.

السرعة اللحظية = د ف(ز) / دز

حيث تمثل:

• ف: المسافة
• ز: الزمن
• Δز: مقدار التغير في الزمن
• نهــــا: النهاية
• د ف(ز) / دز: مشتقة المسافة بالنسبة للزمن

السرعة الحدية

السرعة الحدية هي نوع خاص من السرعات تشير إلى السرعة الثابتة لجسم يسقط بحرية في غاز أو سائل. حيث يزيد الجسم الذي يسقط من السكون سرعته حتى يصل إلى هذه السرعة الحدية، بينما جسم آخر يهبط بسرعة أعلى من سرعته الحدية يتباطأ حتى يصل إليها، مما يعني أن الجسم يحقق السرعة الحدية عندما يصبح تسارعه صفراً.

من بين الأمثلة للأجسام التي تتحرك بسرعة حدية؛ المظليين وقطرات المطر.

السرعة المتوسطة

تعرف السرعة المتوسطة بأنها مقدار التغير في الموضع (الإزاحة) الذي يحدث خلال فترة زمنية معينة، والتي قد تكون موجبة أو سالبة بناءً على إشارات الإزاحة. يمكن حساب السرعة المتوسطة باستخدام المعادلة التالية:

السرعة المتوسطة = (الموضع النهائي – الموضع الابتدائي) / (الزمن النهائي – الزمن الابتدائي)

السرعة الزاوية

تعرف السرعة الزاوية بأنها السرعة الناتجة عن حركة جسم حول محور أو نقطة معينة خلال فترة زمنية معينة. وتُقاس هذه السرعة بوحدة الراديان لكل ثانية، حيث تقيس التغير في الزاوية في وحدة الزمن. كما تعرف السرعة الزاوية أيضاً بالسرعة الدورانية.