عندما تتحرك لعبة الحصان الدوار بسرعة ثابتة فهي تتسارع هو في الحقيقة سؤال يقبل التأكيد أو التفنيد، إذ يطرحه أساتذة مادة الفيزياء على طلاب الطور الثانوي، وهو ما سيتم الإجابة عليه في هذا المقال، فدوامة الخيل أو لعبة الحصان الدوار، وتسمى باللغة الإنجليزية “carousel” أو “roundabout”، هي إحدى ألعاب الملاهي، وتتألف من دولاب أفقي دوار ومقاعد على شكل خيل.
تعريف التسارع
قبل قبول أو رفض فكرة أنه عندما تتحرك لعبة الحصان الدوار بسرعة ثابتة فهي تتسارع من الضروري البدء بتعريف التسارع، أو بالإنجليزية “Acceleration”، ويسمى أيضًا العَجَلة، هو في الميكانيك الكلاسيكية كمية فيزيائية تعبر عن معدل تغير السرعة المتجهة بالنسبة للزمن، أي مقدار تغير السرعة في فترة زمنية محددة واتجاه معين، حيث يتم تحديد اتجاه تسارع الجسم من خلال اتجاه القوة الكلية المؤثرة عليه، ويقاس التسارع عادةً بوحدة المتر لكل ثانية مربّعة، وهو ما نشاهده عند سقوط الأجسام نحو الأرض.
عندما تتحرك لعبة الحصان الدوار بسرعة ثابتة فهي تتسارع
عندما تتحرك لعبة دوامة الخيل بسرعة ثابتة فهي تتسارع هي عبارة صحيحة، حيث يتميز التسارع بحالات ثلاث تختلف من حيث القيمة، وهي كما يأتي:
- التسارع الموجب: إذ يكون التسارع باتّجاه الحركة، حيث تزداد السرعة مع مرور الزمن، فعلى سبيل المثال إذا كانت تقدر بخمسة أمتار في الثّانية، والتسارع يساوي خمسة أمتار في الثّانية، فإنّ السرعة ستصبح تساوي عشرة أمتار في الثّانية بعد مرور ثانية واحدة من الزمن.
- القيمة السالبة: حيث تنخفض السرعة مع مرور الزمن، وتتباطأ تدريجيًّا وصولًا إلى التوقف النهائي، كما يحدث عند كبح السيّارة، فيُصبح التسارع عكسيًا، وعند استخدام مكابح السيّارة تبدأ السرعة بالتناقص بمعدّلٍ ثابت، حتّى تتوقف السيارة نهائيًا.
- التسارع صفر: أو التسارع المعدوم، ويتمثل في ثبات السرعة وعدم تغيرها مهما تغيّر الزمن، فهي بذلك تسمى منتظمًة.
قانون التسارع
عندما تدور لعبة الخيل الدوار بسرعة ثابتة فهي تتسارع هي عبارة صحيحة، حيث يمكن حساب التسارع وفق العلم المدروس كما يأتي:
- التسارع في الرياضيات: حيث إن a = Δ v / t ، ويرمز الحرف a إلى التسارع أو العجلة، في حين إن Δ v، تساوي فرق السرعة، ويرمز الحرف t إلى الزمن.
- التسارع في الفيزياء: وذلك وفقًا للقانون الثّاني لنيوتن، فإنّ m x a تساويF ، حيث تكون F تساوي المحصّلة للقوى التي تؤثّر على الجسم، و Mتساوي كتلة هذا الجسم، بينما A تساوي التعجيل، ويكون هذا التسارع إمّا موجبًا أي التسارع، أو سالبًا بإشارة (-) وهو بذلك يسمى التباطؤ.
عندما تتحرك لعبة الحصان الدوار بسرعة ثابتة فهي تتسارع جملة صحيحة، والتسارع مفهوم علمي أساسي في الفيزياء، والرياضيات، حيث ينص القانون الثاني لنيوتن على أنّه تسارع الجسم يتناسب طرديًا مع قيمة القوة المؤثّرة فيه، بينما يتناسب عكسيًا مع مقدار كتلته، وهو في الحياة اليومية يظهر في السقوط الحر للأجسام، وفرملة المركبات.
