اقرأ في هذا المقال
تعريف السرعة – Speed:
تُعرَّف السرعة بأنّها المعدل الذي يقطع به الجسم مسافة معينة بوحدة زمنية، افترض أنّ جسمين بدءا الحركة لتغطية مسافة معينة، يتحرك أحد الجسمين بسرعة أكبر من الجسم الآخر ويصل إلى الطرف المقابل في مدة زمنية محددة، ومع ذلك، فإنّ الجسم الآخر يستغرق وقتًا أطول ليقطع نفس المسافة، هذا يدل على أنّ كلا الجسمين يقطعان نفس المسافة ولكن في لحظات زمنية مختلفة، هذا هو الفرق بين سرعة الجسمين.
الجسم الذي يصل إلى الوجهة في وقت أقل من الآخر يمتلك سرعة أكبر، يمكن القول بطريقة أخرى، أنّ الجسم ذو السرعة الأقل يقطع مسافة أقل في نفس الوقت بينما يقطع الجسم ذو السرعة العالية مسافة أكبر في ذلك الوقت المحدد، وبالتالي، يتم إعطاء السرعة على النحو التالي:
Speed = Distance / Time
معدل الحركة مع الوقت هو السرعة، لا علاقة لسرعة الجسم المتحرك باتجاه الحركة، لذلك، المقدار هو المطلوب فقط لتحديد سرعة الجسم، بشكل عام، السرعة ليست مصطلحًا ثابتًا لأنّ الجسم يخضع عمومًا لحركة غير منتظمة وبالتالي فإنّ معدل تحرك الجسم يتوافق مع متوسط سرعته.
تعريف السرعة المتجهة – Velocity:
يتم تعريف السرعة المتجهة على أنّها المعدل الذي يمتلك به الجسم المتحرك إزاحة شاملة فيما يتعلق بالوقت، يتم تعريف علاقتها بالسرعة على أنّها موجهة للسرعة في اتجاه معين، لنفترض أنّ جسمين بدءا يتحركان في نفس الوقت اللحظي من موضع معين، بعد الوصول إلى نقطة محددة باتجاه الجنوب، يعود إحدى الجسمين إلى موقعه الأولي متحركًا في اتجاه الشمال، بينما الجسم الآخر يتقدم في اتجاه الجنوب.
لذلك، عندما يتم اعتبار إزاحة كلا الجسمين فيما يتعلق بنفس مقدار الوقت لكلتا الحركة، فإنّ الإزاحة الإجمالية للجسم الأول ستكون (0) بسبب نفس نقطتي البداية والنهاية، في حين أنّ الإزاحة الكلية للجسم الثاني هي بعض القيم الموجبة، حيث:
Velocity = Displacement / Time
إذن، سرعة الجسم الأول تساوي (0) وفقًا لمقدار واتجاه الحركة، لكن سرعة الجسم الثاني ستكون بالتأكيد قيمة موجبة لأنّه يتحرك بإزاحة معينة في نفس الاتجاه يقطع المسافة المطلوبة فيما يتعلق بالوقت، هذا هو السبب؛ تعتمد السرعة على الاتجاه بالإضافة إلى المسافة أثناء الحركة، يمكن أن تكون سرعة الجسم موحدة أو متغيرة في طبيعتها حيث يمكن أن تتنوع باختلاف السرعة أو الاتجاه أو كليهما في وقت واحد.
الفرق بين السرعة والسرعة المتجهة:
كل من السرعة والسرعة المتجهة هما المصطلحان المستخدمان للإشارة إلى حركة الجسم، ومع ذلك، فإنّ الاختلاف الجوهري بين السرعة والسرعة المتجهة هو أنّ السرعة معنية بحركة الجسم مع الوقت بغض النظر عن اتجاه الحركة، في مقابل ذلك، ترتبط السرعة المتجهة بحركة الجسم مع الوقت في اتجاه معين فقط.
دائمًا نتحدث عن حركة جسم أو كائن معين، ثمّ يتم أخذ مصطلحات مثل المسافة والإزاحة والاتجاه في الاعتبار عند الإشارة إلى الكميات مثل السرعة والسرعة المتجهة، أحيانًا يتم استخدام مصطلحي السرعة والسرعة المتجهة بالتبادل من قبل الناس ولكن هذين المصطلحين لهما معنى مختلف، وبالتالي، فإنّ استخدامها القابل للتبديل غير صحيح تمامًا.
جدول المقارنة بين السرعة والسرعة المتجهة:
| أوجه المقارنة | السرعة (Speed) | السرعة المتجهة (Velocity) |
| نوع الكمية | عددية | متجهة |
| تعطى كالتالي | السرعة = المسافة / الزمن | السرعة المتجهة = الإزاحة / الزمن |
| المقدار | فقط موجب | يمكن أن يكون موجبًا أو سالبًا أو صفرًا. |
| يعبر عنه باسم | (x km/h) | (y km/h) مع الاتجاه |
| تأثير تغيير الاتجاه | مع التغيير في الاتجاه، لا يتم أخذ أي تغيير في حجم السرعة. | يؤثر التغيير في الاتجاه على السرعة وبالتالي لا ينصح بتغيير الاتجاه في حالة السرعة المتجهة. |
| التمثيل البياني | المساحة تحت الرسم البياني هي المسافة الإجمالية التي يغطيها. | المساحة أسفل الرسم البياني هي الإزاحة الكلية للجسم. |
| درجة الميل | السرعة هي الميل في الرسم البياني للمسافة والوقت. | يتم إعطاء السرعة على أنّها الميل في الرسم البياني لوقت الإزاحة. |
الاختلافات الرئيسية بين السرعة والسرعة المتجهة:
- العامل الرئيسي للتمييز بين السرعة والسرعة المتجهة هو أنّ السرعة هي كمية عددية وبالتالي يرتبط المقدار فقط بها، على العكس من ذلك، فإنّ السرعة المتجهة هي كمية متجهة ومن ثمّ يتم أخذ المقدار والاتجاه في الاعتبار.
- تُعطى السرعة على أنّها المعدل الذي يتحرك به الجسم للوصول إلى مسافة معينة فيما يتعلق بالوقت، بينما السرعة المتجهة هي معدل تغير موضع الجسم الذي يعرض الإزاحة الكلية للجسم فيما يتعلق بالوقت.
- تقاس السرعة دائمًا كقيمة موجبة من حيث المقدار حيث لا علاقة لها بالاتجاه، لذا فإنّ النسبة مع المسافة والوقت توفر مقدارًا موجبًا، ومع ذلك، يمكن أن تكون السرعة المتجهة للجسم المتحرك موجبة، أو سالبة، أو صفرًا لأنّ الإزاحة تدل على موضع الجسم، وفي حالة نفس النقطة الابتدائية والأخيرة، ستكون السرعة المتجهة للجسم المتحرك صفرًا.
- عندما يتغير اتجاه جسم متحرك، فإنّ عداد السرعة يسير كما كان سابقًا لأنّ التغيير في الاتجاه لا يغير بشكل كبير نسبة المسافة والوقت، بينما تحدد السرعة المتجهة التغيير في موضع الجسم فيما يتعلق بالوقت، لذلك فإنّ الاتجاه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالسرعة المتجهة.
- نظرًا لأنّ الاتجاه هو ميزة مهمة لتحديد السرعة والسرعة المتجهة، يتم التعبير عن السرعة ببساطة على أنّها (x km / hr)، لكن السرعة هي (y km / hr) مع الاتجاه “على سبيل المثال الجنوب”.
- في الرسم البياني للسرعة والوقت، تتوافق المنطقة داخل الرسم البياني مع المسافة التي قطعها الجسم في وقت معين، ومع ذلك، في الرسم البياني للسرعة الزمنية المتجهة، فإنّ المنطقة داخل الرسم البياني تقابل الإزاحة الكلية للجسم في وحدة الوقت.
