السرعة اللحظية والانطلاق اللحظي: نظرة أعمق في الحركة
ما الفرق بين السرعة المتوسطة واللحظية؟
لقد تحدثنا سابقًا عن السرعة المتوسطة، وهي مقياس لمعدل الحركة خلال فترة زمنية معينة. أما السرعة اللحظية فهي مقياس أكثر دقة، حيث تعبر عن سرعة الجسم في لحظة زمنية محددة.
مثال: تخيل سيارة تسير على طريق. السرعة المتوسطة خلال رحلة من المدينة A إلى المدينة B هي المسافة الكلية مقسومة على الزمن الكلي للرحلة. أما السرعة اللحظية هي السرعة التي تشير إليها عداد السرعة في أي لحظة من لحظات الرحلة. قد تكون هذه السرعة 60 كم/ساعة في لحظة معينة، ثم تزداد إلى 80 كم/ساعة في لحظة أخرى.
ما هي السرعة اللحظية؟
السرعة اللحظية هي ميل خط المماس لمنحنى المسافة-الزمن عند نقطة معينة. بعبارة أخرى، هي السرعة التي يقترب منها متوسط السرعة خلال فترة زمنية قصيرة جدًا عندما نجعل هذه الفترة تتناقص إلى الصفر.
ما هو الانطلاق اللحظي؟
كما هو الحال مع السرعة والانطلاق المتوسطين، فإن الانطلاق اللحظي هو مصطلح آخر للسرعة اللحظية. كلاهما يعبران عن نفس المعنى، وهو سرعة الجسم في لحظة زمنية محددة.
لماذا نستخدم السرعة اللحظية؟
* وصف دقيق للحركة: تتيح لنا السرعة اللحظية وصف حركة الجسم بدقة أكبر بكثير من السرعة المتوسطة، خاصة في الحالات التي تتغير فيها السرعة باستمرار.
* تحليل الحركة: تساعدنا السرعة اللحظية في فهم أسباب تغير سرعة الجسم، مثل تأثير القوى المؤثرة عليه.
* تطبيقات عملية: تستخدم السرعة اللحظية في العديد من التطبيقات الهندسية والفيزيائية، مثل تصميم السيارات والطائرات وتحليل حركة الأجسام السماوية.
كيف نحسب السرعة اللحظية؟
* من خلال الرسم البياني: يمكن تقدير السرعة اللحظية برسم خط مماس لمنحنى المسافة-الزمن عند النقطة التي نريد حساب السرعة عندها. ثم نحسب ميل هذا الخط المماس، وهو يمثل السرعة اللحظية.
* باستخدام حساب التفاضل والتكامل: يمكن حساب السرعة اللحظية بدقة أكبر باستخدام مفهوم المشتقة في حساب التفاضل والتكامل.
في الختام:
السرعة اللحظية هي مفهوم أساسي في الفيزياء، وهي ضرورية لفهم الحركة بدقة. على الرغم من أن السرعة المتوسطة تقدم لنا صورة عامة عن الحركة، إلا أن السرعة اللحظية توفر لنا تفاصيل أكثر دقة حول كيفية تغير سرعة الجسم بمرور الوقت.
