الدرس الأول: الحركة
انظر إلى صورة كرة المضرب التي تتكرر بداخلها صور متعددة للكرة نفسها على خلفية سوداء — هذه هي بداية الدرس الأول عن الحركة. تتساءل الصفحة عما إذا كانت هذه الصور تظهر حركة الكرة ببطء، وتطرح سؤالاً مثيراً للتفكير حول كيفية قياس سرعة كرة المضرب وهي تتحرك.
الحركة هي تغير موقع الجسم بمرور الزمن. لكي نعرف أين يوجد الجسم، نحدد موقعه باستخدام نقطة مرجعية أو شبكة إحداثيات. نقيس مدى سرعة الجسم بقسمة المسافة التي قطعها على الزمن المستغرق، ووحدة قياس السرعة هي متر لكل ثانية. عندما يتحرك الجسم في مسار دائري أو يتغير مقدار سرعته، فإنه يكتسب تسارعا. على سبيل المثال، إذا قطعت سيارة مسافة مئة متر في عشر ثوان، فإن سرعتها تكون عشرة أمتار لكل ثانية.
الفكرة الأساسية
الحركة هي تغير موقع الجسم بمرور الزمن، ونقيس سرعة الجسم بقسمة المسافة المقطوعة على الزمن المستغرق.
الشرح
الموقع هو المكان الذي يوجد فيه الجسم، ونحدد هذا الموقع باستخدام نقطة مرجعية أو مجموعة نقاط مرجعية تسمى شبكة الإحداثيات. الإطار المرجعي هو مجموعة أجسام تمكننا من قياس الحركة أو تحديد الموقع بالنسبة إليها، كالمنزل أو المدرسة. السرعة هي مقدار التغير في موقع الجسم مقسوما على الزمن، ووحدة قياسها هي متر لكل ثانية أو كيلومتر لكل ساعة. السرعة المتجهة تحدد سرعة الجسم واتجاه حركته معا. التسارع هو التغير في سرعة الجسم أو اتجاه حركته أو كليهما في وحدة الزمن.
مثال محلول خطوة بخطوة
إذا ركض عداء مسافة مئة متر في زمن قدره عشر ثوان، فما سرعته المتوسطة؟ الخطوة الأولى: نكتب البيانات، المسافة تساوي ١٠٠ م، والزمن يساوي ١٠ ث. الخطوة الثانية: نكتب قانون السرعة، السرعة تساوي المسافة مقسومة على الزمن. الخطوة الثالثة: نعوض بالأرقام، السرعة تساوي ١٠٠ قسمة ١٠. الخطوة الرابعة: نجد الناتج، السرعة تساوي ١٠ م/ث.
أخطاء شائعة
الاعتقاد بأن التسارع يعني زيادة السرعة فقط، بينما يعني التسارع أيضا تناقص السرعة أو تغير اتجاه الحركة حتى لو كانت السرعة ثابتة. الخلط بين المسافة وحدها وبين السرعة المتجهة التي تحتاج إلى تحديد الاتجاه بدقة.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: ما وحدة قياس السرعة؟ الإجابة: متر لكل ثانية م/ث أو كيلومتر لكل ساعة كم/س. السؤال الثاني: ماذا يسمى المكان الذي يوجد فيه الجسم؟ الإجابة: الموقع.