معادلات الحركة في خط مستقيم

Equations of Rectilinear Motion

1. الكميات السلمية أو القياسية .         Scalar Quantities

2. الكميات المتجهة .                 Vectorial Quantities   

لا نستغني عن القياس في العلوم الطبيعية، فنقيس كتل الأجسام وأطوالها، ونقيس القوى والسرع، والمسافات، والوزن. عند قياس الكميات كثيراً ما نهتم بمقدارها فقط فنقول سرعة السيارة 50 كم / ساعة، والمسافة بين عمان ودمشق 200 كم.

يكفي أن نحدد قيمة بعض الكميات فقط، فالكتلة مثلاً يكفي أن تُقاس بمقدارها فنقول كتلة الجسم 50 كغم، ونقول طول محمود 180 سم. ولكن حين نقول أثرت قوة مقدارها 85 نيوتن على جسم ساكن فحركته لا يكفي تحديد القوة بمقدارها فقط، بل يجب تحديد اتجاهها لأن اتجاهها هو اتجاه الحركة. وفي حياتنا العادية نحدد الاتجاه فنقول، نحن نرتفع (نتجه إلى أعلى)، ونحن نتجه شرقاً ... وهكذا .

باختصار يكفي لتحديد بعض المفاهيم كالكتلة قياس مقدارها، أما لتحديد مفاهيم أخرى كالقوة، والإزاحة، وسرعة الرياح فلا يكفي معرفة كمياتها بل يتوجب تحديد مقدارها واتجاهها معاً. تذكر خط الأعداد في الرياضيات وأن الاتجاه إلى يمين الصفر يعطينا الأعداد الموجبة والاتجاه إلى يسار الصفر يعطينا الأعداد السالبة.

يرتبط في الحركة موضوع البحث ثلاثة مفاهيم أساسية (معروفة للدارسين من قبل) هي مفهوم المسافة، والسرعة، والزمن ن وتربطها ببعضها العلاقة الأبسط من علاقات أو معادلات الحركة وهي

المسافة = السرعة × الزمن .

ومن المؤكد أن الدارس يعرف أن هذه الأشكال الثلاثة كلها ليست سوى علاقة رياضية واحدة مكتوبة بثلاث طرق مختلفة.

الوحدات المستخدمة :

عند دراسة قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء يلزم أن نحدد وحدات قياس المسافة التي يمكن أن تكون متر (م) أو كيلو متر (كم) أو سنتمتر (سم) أو أي وحدة طول أخرى، أما وحدات الزمن فقد تكون ثانية أو دقيقة أو ساعة أو يوم ... الخ . لكن غالباً حينما نتعامل مع حركة الأجسام في الفيزياء نأخذ وحدة الطول الدولية وهي المتر لقياس المسافة، ونأخذ للزمن الوحدة الدولية وهي الثانية (ث)، يجب أن ننتبه أيضاً إلى اتجاه الحركة فنحدد للسرعة والتسارع اتجاهاً، فالسرعة موجبة إذا كان الجسم يتحرك في اتجاه معين، وهي سالبة إذا كانت بعكس هذا الاتجاه، أما بالنسبة للتسارع فيكون موجباً إذا كان متوافقاً مع اتجاه الحركة وسالباً إذا كان في اتجاه معاكس لها.

سندرس في هذه الورقة أنواعاً من الحركة الانتقالية ونحللها وبعض العلاقات والمعادلات التي تساعدنا في وصف وتحليل حركة جسم ما وتربط بين المسافة والسرعة والتسارع والزمن.