جميع الأجسام في الكون في حالة حركة دائمة ، ومن ذلك حركة الأرض حول الشمس ، وحركة الإلكترونات حول النواة في الذرة ، وكذلك حركة أوراق الشجر نتيجة حركة الهواء ، واندفاع اللابة من فوهات البراكين ، وتنقل النحلة بين زهرة وأخرى لتجمع الرحيق ، وتدفق الدم في شرايين الجسم وأوردته . وحتى مدرستك تتحرك مع حركة الأرض في الفضاء . هذه كلها أمثلة على أجسام تتحرك ، فكيف يمكن وصف حركة الأجسام المختلفة ؟
تغير الموضع
لوصف حركة جسم متحرك يجب عليك أولا أن تتحقق أن هذا الجسم في حالة حركة ، ويكون الجسم متحركا إذا تغير موضعه باستمرار حركته. والحركة يمكن أن تكون سريعة كحركة الطائرة ، أو ورقة شجر تقذفها الرياح، أو تدفق الماء من فوهة خرطوم. أو بطيئة مثل حركة السلحفاة ، وعندما يتحرك الجسم من موقع إلى آخر تقول إن موضعه تغير. إن المتسابقين في الشكل 1 يعدون بأقصى سرعة لهما من خط بداية السباق إلى خط نهايته ، فتتغير مواضعهما ؛ لذا فهما في حالة حركة.
الحركة النسبية
لتحديد ما إذا كان موضع شيء ما قد تغير أم لا، يتطلب الأمر تحديد نقطة مرجعية (نقطة إسناد) . فالجسم يتغير موضعه إذا تحرك بالنسبة إلى نقطة مرجعية محددة . ولتصور ذلك ، افترض أنك في سباق عدو ۱۰۰ م ، وقد بدأت السباق من خط البداية ، فعندما تصل إلى خط النهاية تكون على بعد 100 م من خط البداية . في هذه الحالة يكون خط البداية هو النقطة المرجعية ، وعندها نقول إن موضعك قد تغير مسافة مقدارها ۱۰۰ م بالنسبة لخط البداية ، وإن حركة قد حدثت، انظر الشكل ۲، وبين كيف يمكنك أن تقرر ما إذا كان الطالب في حالة حركة أم لا؟
- ليكن البعد بين بيتك والحديقة ۲۰۰ م، فكيف يمكنك وصف موقعك عندما تصل إلى الحديقة؟ ربما تقول: أنا على بعد ۲۰۰م من بيتي. ولكن في أي اتجاه سرت حتى وصلت إلى الحديقة، في اتجاه الشرق أم الغرب؟ في الواقع، لكي تستطيع تحديد موقعك بدقة تحتاج إلى تحديد البعد بين موقعك و النقطة المرجعية التي بدأت منها، وهي في هذه الحالة البيت، كذلك عليك تحديد اتجاه موقعك الحالي بالنسبة إلى النقطة المرجعية. إذا فعلت ذلك تكون قد حددت ما يعرف بالإزاحة Displacement؛ فالإزاحة تتضمن البعد بين نقطة البداية ونقطة النهاية واتجاه الحركة. ويبين الشكل ۳ الفرق بين المسافة والإزاحة.
السرعة المتجهة
تعتمد السرعة المتجهة لحركة جسم باتجاه حركة الجسم بالإضافة إلى مقدار سرعته. فاتجاه حركة الجسم يجب وصفها مع سرعته. والسرعة المتجهة Velocity لجسم تمثل مقدار سرعته واتجاه حركته معا. فعلى سبيل المثال إذا تحركت سيارة بسرعة ۸۰ کم/س في اتجاه الغرب فإن السرعة المتجهة لها تساوي ۸۰ كم / س غرباً . ويمكن التعبير عن السرعة المتجهة لجسم بسهم، حيث يشير رأس السهم إلى اتجاه حركة الجسم.
في الشكل 5 استعملت الأسهم للتعبير عن السرعة المتجهة لحركة شخصين . وتتغير السرعة المتجهة لجسم إذا تغير مقدار سرعته، أو تغير اتجاه حرکته، أو تغیر کلاهما. فعلى سبيل المثال إذا تحركت سيارة بسرعة مقدارها 40 كم/س شمالا، تم انعطفت يسارا بالسرعة نفسها فإن مقدار سرعتها ثابت وهو 40 كم/ س ، في حين أن سرعتها المتجهة تغيرت من 40 كم/ س شمالاً ، إلى 40 كم/س غرباً . لماذا يمكنك القول إن السرعة المتجهة للسيارة تغيرت إذا توقفت عند تقاطع ؟