المحتوى
التسارع الخطي هو معدل التغير في السرعة ، خلال فترة زمنية معينة ، لكائن يتحرك في اتجاه واحد. هذا مفهوم أساسي للغاية في الفيزياء وهو جزء من الميكانيكا الكلاسيكية - الحقل المحدد للفيزياء الذي يتناول قوانين حركة الأجسام غير الذرية (حركة الجسيمات الذرية وسلوكها موصوفة في ميكانيكا الكم). أبسط مثال على التسارع الخطي اليومي هو السيارة التي تتسارع باستمرار على طول الطريق المستقيم.
المصطلحات والمفاهيم
يتم تعريف السرعة على أنها معدل التغير في موضع جسم متحرك خلال فترة زمنية. في النظام الدولي للوحدات (SI) ، يتم قياسه بالأمتار في الثانية أو م / ث. "عدادات" تصف التغيير في الموضع أو المسافة ، و "الثواني" هي وحدة الزمن. الكائن المتحرك الذي يغطي أكبر مسافة لكل وحدة زمنية يتحرك بشكل أسرع ، أو لديه سرعة أعلى. يقال إن الجسم المتحرك يتسارع عندما تتغير سرعته. يتم قياس التسارع بالأمتار في الثانية مربعة أو م / ث². لذا فإن السيارة التي تتسارع بسرعة 15 م / ثانية تزيد من سرعتها بمعدل 15 مترا في الثانية في كل ثانية تتحرك.
المفاهيم الخاطئة
في اللغة اليومية العادية ، غالبًا ما نستخدم كلمات السرعة والسرعة دون مبالاة. لكن في الفيزياء ، تصنف السرعة على أنها كمية متجهية ، بينما السرعة هي كمية عددية. الفرق هو أن كمية المتجهات تتضمن وصفًا للاتجاه. لذلك "10 m / s North" هو مقياس للسرعة ، بينما "10 m / s" هو مقياس للسرعة. أيضا ، التسارع هو كمية المتجه ، وفي التسارع الخطي ، يجب أن يكون الكائن يتحرك أثناء التحرك في اتجاه واحد.
أيضا ، التسارع كما هو مستخدم في الفيزياء لا يعني بالضرورة زيادة في السرعة. يشمل تعريف "معدل التغيير" انخفاضًا في الكمية أيضًا. ثم يمكن أن يكون التسارع رقما سالبا. قياس "-10 م / ث²" يعني أن الكائن المتحرك يتباطأ بسرعة 10 م / ث لكل ثانية تتحرك.
حساب
مفهوم التسارع هو جزء من قانون نيوتن الثاني للحركة ، والذي يقول أن القوة المؤثرة على جسم ما تساوي كتلتها مضروبة في تسارعها. يتم التعبير عنها في المعادلة F = m. و. حيث "F" هو رمز القوة و "m" للكتلة و "a" للتسريع. إذا كانت القوة المؤثرة على جسم ما وكتلته معروفة ، فيمكن تحديد تسارعها بتقسيم القوة على الكتلة: a = F / m.
هناك طريقة أخرى لحساب التسارع وهي أخذ الفرق في السرعة والقسمة على فارق التوقيت: a = dv / dt ، حيث "dv" هو الفرق في السرعة "(v2 - v1) و" dt " على سبيل المثال ، إذا بدأت السيارة المريحة في التحرك ووصلت إلى سرعة 20 م / ث في 10 ثوانٍ ، فسيكون تسارعها 2 م / ث² (20 متر في الثانية - 0 متر في الثانية / 10 ثوانٍ - 0 ثانية).
حركة دائرية
ينطبق التسارع الخطي فقط في سياق الحركة الخطية ، والتي هي حركة على طول خط مستقيم. لكن الكائنات يمكن أن تتحرك وتتسارع بطرق أخرى. نظرًا لأن التسارع يقيس التغيرات في السرعة ، وتشمل السرعة الاتجاه ، فإن التغيير في الاتجاه يسمى أيضًا التسارع. على سبيل المثال ، إذا كانت السيارة تتحرك بسرعة 20 م / ث على طريق مستقيم بشكل مفاجئ تدخل منحنى ، فإن هذه السيارة تتسارع وهي تتحرك على طول المنحنى ، حتى لو لم تتغير سرعتها. يسمى التسارع الذي يشعر به السائق "التسارع الدائري".
تطبيق
كجزء من القانون الأساسي للفيزياء ، يتم استخدام مبدأ التسارع الخطي في العديد من المجالات ، من الهندسة إلى علم الفلك. ومن الأمثلة البارزة على ذلك آلة تستخدمها الإدارة الوطنية للفضاء والفضاء (ناسا) ، تسمى جهاز قياس الكتلة الخطية لتسريع الفضاء الخطي أو SLAMMD. تستخدم هذه الآلة لقياس كتلة رواد الفضاء في المدار. مبدأه الضمني هو قانون نيوتن الثاني للحركة ، لكن هذه المرة تتحدد الكتلة بتقسيم القوة على التسارع: m = F / a.