السرعة

تخيّل أنك على متزلج ذي عجلات يتجه متسارعًا إلى الأسفل في مسار نصف دائري: تزداد سرعتك عند النزول، ثم تقل عند الصعود إلى الجانب الآخر حتى تكاد تتوقف عند القمة، ثم تعود متسارعًا نحو أسفل المسار.

لنفهم حركة معقدة كهذه نبدأ بأبسط مثال: حركة الدراجة. لوصف سرعة الدراجة عليك أن تعرف شيئين:

1. المسافة التي قطعتها.
2. الزمن الذي احتاجت إليه لتتحرك هذه المسافة.

يستطيع راكب الدراجة أن يتسارع أو يتباطأ عدة مرات خلال فترة زمنية معينة. وإحدى طرائق وصف حركته استخدام السرعة المتوسطة.

ولأن السرعة المتوسطة تُحسب بقسمة المسافة على الزمن، فإن وحداتها تكون وحدة مسافة مقسومة على وحدة زمن؛ فوحدة سرعة الدراجة عادة متر في الثانية (م/ث)، بينما للسيارة كيلومتر في الساعة (كم/ساعة).

تُعدّ السرعة المتوسطة مفهومًا مفيدًا إذا لم تكن مهتمًا بتفاصيل الحركة. فإذا قطعت في رحلة طويلة مسافة 640 كم في 8 ساعات، تكون سرعتك المتوسطة 80 كم/ساعة، حتى لو أنك تعطلت لبعض الوقت بسبب الزحام مثلًا.

ولكن إذا كنت تتسارع أو تتباطأ أحيانًا فقد يكون مفيدًا معرفة سرعتك عند لحظة معينة. ولتجنّب تجاوز حدود السرعة القصوى المسموح بها في الطريق، يحتاج السائق إلى معرفة سرعته اللحظية.

إذا تحرك الجسم بسرعة ثابتة فإن المسافة التي يقطعها في فترة زمنية محددة يمكن حسابها من معادلة السرعة المتوسطة؛ فإذا ضربت طرفي المعادلة في الزمن تحصل على:

لاحظ أن وحدة الزمن المستعملة في السرعة وفي الفترة الزمنية لا بد أن تكون هي نفسها، لكي يتم اختصارها عند حساب المسافة.