الفرق بين الحركة المنتظمة وغير المنتظمة - uniform motion vs non-uniform motion

تعريف الحركة المنتظمة – Uniform Motion:

يُعرَّف هذا النوع من الحركة على أنّه حركة جسم يتحرك فيه الجسم في خط مستقيم وتظل سرعته ثابتة على طول هذا الخط لأنّه يغطي مسافات متساوية في فترات زمنية متساوية، بغض النظر عن المدة الزمنية، إذا كان الجسم في وضع حركة مستقيمة وكانت الحركة منتظمة، فيجب أن يكون تسارع الجسم يساوي صفرًا.

شرح الحركة المنتظمة:

أبسط أشكال الحركة الميكانيكية هي “الحركة الخطية المنتظمة”، من الاسم نفسه نستطيع فهم أنّها حركة موحدة لنقطة مادية في خط مستقيم، أي بسرعة ثابتة، يتم تعريف سرعة حركة الخط المستقيم الخطي على أنّها تغيير في موضع الجسم خلال فترة زمنية معينة، السمة الأساسية للحركة الخطية المنتظمة هي أنّ الإزاحة تساوي المسار المار “المسافة“، عندما يمر الجسم بمسافات متساوية على فترات زمنية متساوية، نقول إنّه يتحرك بسرعة ثابتة.

دائمًا ما تكون العلاقة بين المسافة والزمن بالحركة المنتظمة الخطية ثابتة، تعني السرعة الثابتة أنّ الجسم يمر بحركات متساوية لفترات زمنية متساوية، دائمًا في نفس الاتجاه في خط مستقيم، هذا يعني أنّ المسافة المقطوعة في الثانية الأولى مطابقة للمسافة المقطوعة في ثانية أخرى من الحركة، بمعنى آخر، التسارع يساوي صفرًا.

في حالة الحركة الدورانية “الدائرية”، تتحرك جميع أجزاء الجسم حول الدوائر الموجودة في مستويات متوازية، ومراكزها على محور الدوران، يمكن اشتقاق المعادلات التي تصف الحركة الدورانية للجسم من معادلة الحركة الانتقالية بوضعها بدلاً من المسار (s)، زاوية الدوران (φ (rad)) والسرعة (c)، السرعة الزاوية (ω (rad / s)) والتسارع (a)، التسارع الزاوي (α) ووحدته (rad/s²)، في هذه الحالة، للدوران المنتظم تكون (ω = const).

أمثلة على الحركة المنتظمة:

• السيارة تسير على طريق مستقيم بسرعة ثابتة، مثال على ذلك، إذا كانت سرعة السيارة (10 m/s)، فهذا يعني أنّ السيارة تقطع (10) أمتار في ثانية واحدة، السرعة ثابتة في كل ثانية.

• حركة المروحة، حركة ريش مروحة السقف.

• القطار يسير على طول القضبان بسرعة ثابتة.

• اهتزاز النابض “الزنبرك” في ماكينة الخياطة.

• مروحة تبريد المحرك في السيارة تعمل بسرعة ثابتة.

الحركة الدائرية المنتظمة – Uniform Circular Motion:

يُرى هذا النوع من الحركة إذا كان الجسم يتحرك بسرعة ثابتة حول محور ثابت أو نقطة مركزية، وكان الجسم يتحرك حول مسار منحني ويحافظ على مسافة شعاعية ثابتة من نقطة المركز في أي وقت ويتحرك في مماس للمسار المنحني.

تعريف الحركة غير المنتظمة – Non Uniform Motion:

يُعرَّف هذا النوع من الحركة على أنّه حركة جسم  فيه تكون بسرعات مختلفة ولا يغطي نفس المسافة في فترات زمنية متساوية، بغض النظر عن مدة الفاصل الزمني، إذا كان الجسم في وضع حركة مستقيمة، وإذا كانت الحركة غير منتظمة، فيجب أن يكون تسارع الجسم لا يساوي صفرًا.

شرح الحركة غير المنتظمة:

الحركة المتسارعة (Accelerated motion)، هي جزء من علم الحركة حيث يتم دراسة التغيرات في السرعة أثناء الحركة، السرعة اللحظية هي سرعة النقطة المادية في لحظة معينة من الزمن أو في نقطة معينة من المسار، إنّها تساوي متوسط ​​السرعة لفترة زمنية قصيرة جدًا (Δt)، يتم تعريف التسارع على أنّه نسبة التغيير في السرعة والفاصل الزمني، إذا كان الجسم يقف في مكانه أو يتحرك بسرعة ثابتة فلن يكون له تسارع.

ويترتب على ذلك أنّه يمكن تمثيل التسارع كمعادلة بالطريقة التالية: متوسط ​​السرعة هو نسبة الإزاحة الكلية للجسم وحجم تلك الفترة الزمنية، لا ينبغي بأي حال من الأحوال حساب متوسط ​​السرعة كوسيلة حسابية لسرعات الأجزاء الفردية للحركة، بإدخال متوسط ​​السرعة، يتم تحديد الحركات غير المنتظمة بحركات خطية منتظمة.

اعتمادًا على علامة التسارع، يمكن أن تكون الحركة المتغيرة بشكل منتظم: متسارعة بشكل إيجابي (a> 0) ومتسارعة بشكل سلبي (a <0)، وفيما يتعلق بالشروط الأولية يمكن أن تكون: حركة بدون سرعة ابتدائية (v₀ = 0) وحركة بسرعة ابتدائية (v₀ > 0).

الحركة المتغيرة بشكل منتظم هي حركة تسريع ثابتة، هذا يعني أنّ أي تغيير في السرعة مقسومًا على الفترة الزمنية سيعطي نفس قيمة التسارع، التسارع الثابت يعني تغيرًا متساويًا في السرعة على فترات متساوية، يتم إعطاء المعادلة الأساسية للسرعة في حركة متسارعة بالتساوي من خلال التعبير التالي، في حالة دوران السرعة المتغيرة، “تسريع إيجابي (α> 0) وتسريع سالب (α <0)”.

أمثلة على الحركة غير المنتظمة:

• إذا قطعت السيارة (10) أمتار في أول ثانيتين، و(15) مترًا في ثانيتين تاليتين.

• حركة القطار.

• حركة كويكب (an asteroid).

• الكرة المرتدة (bouncing ball).

• القطار الذي يريد أن يتوقف عند نهاية الرحلة.

• سحب صندوق على سطح خشن.

• حصان يركض في سباق.

عادةً ما يختلط الأمر على الناس بين الحركة المنتظمة والتسارع المنتظم (uniform acceleration)، يكون للجسم تسارع ثابت في حركة مستقيمة، ممّا يعني أنّ للجسم سرعة مختلفة في كل ثانية، ممّا يحدد بوضوح أنّ الحركة تتغير.

الحركة الدائرية غير المنتظمة – Non Uniform Circular Motion:

هذا النوع من الحركة غير منتظم لأنّه إذا كان جسم ما يتحرك بسرعة زاوية متغيرة حول محور ثابت أو نقطة مركزية، فيُقال إنّ حركة هذا الجسم غير منتظمة لأنّ الجسم يغطي مسارًا منحنيًا وسيكون له بعض الشعاع المتغير التسارع بسبب تغير سرعته كل ثانية.

الفرق بين الحركة المنتظمة وغير المنتظمة:

الفرق الأساسي بين الحركة المنتظمة وغير المنتظمة هو: أنّه في الحركة المنتظمة، يتحرك الجسم بسرعة ثابتة مثل حركة الأرض حول الشمس، أثناء الحركة غير المنتظمة، يتحرك الجسم بسرعة متغيرة مثل الحصان الذي يركض في السباق، الحركة المنتظمة هي حركة يتقاطع فيها الجسم مع نفس المسارات في نفس الفترات الزمنية، نظرًا لأنّ سرعة الحركة تُعطى من خلال مرور المسافة في وحدة زمنية، فإنّ الحركة الخطية المنتظمة هي حركة سرعة ثابتة، في هذه الحالة، تكون السرعة الفعلية ومتوسط سرعة الجسم المتحرك متساويين.

الحركة غير المنتظمة هي حركة يعبر فيها الجسم مسارات مختلفة في نفس الفترات الزمنية، تسمّى الحركة على طول خط مستقيم يكون فيه التسارع ثابتًا بالحركة الخطية المتسارعة بشكل منتظم، متوسط السرعة لا يساوي متوسط سرعة الجسم، ومن الأمثلة على ذلك السقوط الحر، والسيارة مع إيقاف تشغيل المحرك، والكرة على مستوى شديد الانحدار، وما إلى ذلك، في حالة وجود حركات دائرية منتظمة، يدور الجسم بسرعة ثابتة حول محور ثابت أو نقطة مركزية، المسافة الشعاعية ثابتة، تتميز الحركة الدائرية غير المنتظمة بسرعة زاوية متغيرة، وهناك بعض التسارع الشعاعي.

جدول المقارنة بين هذين النوعين من الحركات: