التسارع والحركة
في أثناء مراقبتك لانطلاق صاروخ ستلاحظ أنه يتحرك ببطء شديد في الثواني الأولى من انطلاقه، ومع مرور الثواني ستلاحظ أن سرعته تزداد باستمرار ليصل إلى سرعة هائلة كيف يمكنك وصف التغير في حركة الصاروخ ؟ عندما تتغير حركة جسم فإنه يتسارع. ويعرف التسارع Acceleration بأنه التغير في سرعة الجسم المتجهة مقسوماً على الزمن الذي حدث فيه هذا التغير.
والتسارع مثل السرعة المتجهة ؛ له مقدار واتجاه محدد . فإذا زاد مقدار سرعة الجسم فإنه يتسارع في اتجاه الحركة نفسه ، أما إذا تناقص مقدار سرعته فيصبح التسارع في اتجاه معاكس لاتجاه الحركة. لكن ماذا إذا كان اتجاه التسارع يصنع زاوية مع اتجاه حركة الجسم ؟ في هذه الحالة سيميل اتجاه الحركة في اتجاه تسارع الجسم
تسريع الأجسام
عندما تقود دراجة هوائية فإنها تبدأ الحركة عند تحريك البدال. تبدأ الدراجة حركتها ببطء، ومع استمرار حركة البدال يزداد مقدار سرعة الدراجة . تذكر هنا أن سرعة الجسم المتجهة تمثل مقدار سرعته واتجاه حركته معاً ، ويحدث التسارع لجسم ما عندما تتغير سرعته المتجهة. ولأن زيادة مقدار اسیرعة الدراجة يغير من سرعتها المتجهة؛ فإنها ستسارع. وعلى سبيل المثال تتسارع السيارة اللعبة في الشكل ۷ ؛ لأن مقدار سرعتها يزداد ، حيث كانت سرعتها 10 سم/ث عند نهاية الثانية الأولى ، ثم ۲۰ ستم/ث عند نهاية الثانية التالية و۳۰ سم/ث عند نهاية الثانية الثالثة. وهنا كان اتجاه تسارع السيارة في اتجاه السرعة المتجهة نفسها، أي في اتجاه اليسار.
تباطؤ الأجسام
تخيل أنك تقود دراجتك بسرعة 4 م/ث ، ثم استخدمت المكابح، فسيؤدي ذلك إلى تباطؤ سرعة الدراجة. لقد تغيرت السرعة المتجهة لأن سرعة الدراجة تناقصت. وهذا يعني أن التسارع حدث عندما تناقصت سرعة الجسم ، كما حدث عندما زاد مقدارها. يبين الشكل ۸ السيارة اللعبة وقد تناقصت سرعتها في أثناء حركتها ؛ حيث تقطع مسافات متناقصة في كل وحدة زمن ، لذلك فإن مقدار سرعتها متناقص. في المثالين السابقين حدث تسارع ؛ لأن مقدار السرعة تغير ، وفي هذه الحالة يكون تسارع السيارة نحو اليمين أي أن اتجاه التسارع في عکس اتجاه الحركة.
تغير الاتجاه
كذلك تتغير السرعة المتجهة لجسم إذا تغير اتجاه حركته، وعندها لا يتحرك الجسم في مسار مستقیم ، بل في مسار منحن، ويكون في حالة تسارع ، وهذا التسارع يصنع زاوية مع اتجاه الحركة ، فلا يكون في اتجاه الحركة أو عکسها ، كما في الأمثلة السابقة ، ومرة أخرى تخيل نفسك تحرك مقود الدراجة ، فتنعطف عن مسارها وتنحرف ، لأن اتجاه الحركة قد تغير ، وبذلك تكون الدراجة قد تسارعت أيضاً . ويكون الستارع هنا بسبب تغير اتجاه الحركة.7 بين الشكل و مثالا آخر لجسم متسارع . فقد بدأت الكرة الحركة في اتجاه الأعلى ، ولكن اتجاه الحركة تغير وأصبح في اتجاه الأسفل ، ولأن اتجاه التسارع نحو الأسفل ؛ لذا فإن مسار حرکتها قد تغير وعادت ثانية إلى الأرض . وكلما كان مقدار تسارع الكرة أكبر زاد انحناء مسارها في اتجاه هذا التسارع.
التسارع الموجب والتسارع السالب
يتسارع الجسم عند زيادة مقدار سرعته ، فيكون التسارع هنا في نفس اتجاه حركته ، وكذلك فإن الجسم يتسارع عندما تتناقص سرعته ، لكن اتجاه التسارع يكون في عكس اتجاه حركته، كما ورد في مثال الدراجة الموضح في الشكل ۱۰.
كيف يختلف تسارع الجسم بتغير سرعته زيادة أو نقصانا ؟ افترض أنك زدت سرعة دراجتك من 4 م/ث إلى م/ث خلال 5 ثوان ، فإنه يمكن حساب تسارعها من خلال المعادلة السابقة