الفيزياء للصف الخامس العلمي – السرعة المتوسطة والانطلاق المتوسط

في هذه المحاضرة نتابع شرح موضوع جديد في مادة الفيزياء للصف الخامس العلمي، بعد أن تناولنا في المحاضرة السابقة المفاهيم الأساسية مثل الموقع، المسافة، والإزاحة. الموضوع الجديد يتناول:

• السرعة المتوسطة (Average Velocity)
• الانطلاق المتوسط (Average Speed)

وسنشرح تعريف كل منهما، مع القوانين المستخدمة، وأمثلة محلولة بطريقة مفهومة ومبسطة.

أولًا: السرعة المتوسطة (Average Velocity)

تعريف:

السرعة المتوسطة هي:

“النسبة بين التغير في الإزاحة إلى التغير في الزمن”

وهي كمية متجهة، أي لها مقدار واتجاه.

القانون:

$\vec{v}_{avg} = \frac{\Delta x}{\Delta t}$

• $\Delta x = x_{final} – x_{initial}$: التغير في الإزاحة
• $\Delta t = t_{final} – t_{initial}$: التغير في الزمن

ملاحظات مهمة:

• الإشارة السالبة أو الموجبة تعتمد على اتجاه الحركة.
• يمكن استخدام القيم المطلقة للتخلص من الإشارة عند الحاجة.

مثال محلول 1:

تحركت سيارة من نقطة الأصل (0 m) إلى نقطة تبعد 2 m في زمن قدره 1 s، ثم تابعت إلى نقطة تبعد 32 m في زمن قدره 4 s.

المعطيات:

• $x_1 = 2 m$, $t_1 = 1 s$
• $x_2 = 32 m$, $t_2 = 4 s$

الحل:

$\Delta x = 32 – 2 = 30 \text{ m}$ $\Delta t = 4 – 1 = 3 \text{ s}$

$\vec{v}_{avg} = \frac{30}{3} = 10 \text{ m/s}$

ثانيًا: الانطلاق المتوسط (Average Speed)

تعريف:

الانطلاق المتوسط هو:

“النسبة بين المسافة الكلية المقطوعة والزمن الكلي المستغرق”

وهو كمية قياسية، أي لا تتضمن اتجاهًا.

القانون:

$v_{avg} = \frac{d}{t}$

• $d$: المسافة الكلية
• $t$: الزمن الكلي

مثال محلول 2:

سيارة ك قطعت مسافة 100 m في زمن 10 s، وسيارة م قطعت 130 m في نفس الزمن.

الانطلاق المتوسط للسيارة ك:

$v_{avg} = \frac{100}{10} = 10 \text{ m/s}$

الانطلاق المتوسط للسيارة م:

$v_{avg} = \frac{130}{10} = 13 \text{ m/s}$

السرعة المتوسطة للسيارتين (بافتراض حركة مستقيمة):

إذا كانت الإزاحة مطابقة للمسافة (خط مستقيم)، فإن: $\vec{v}_{avg} = v_{avg}$

مثال محلول 3 (بياني باستخدام السلوب):

تمثيل الإزاحات 10، 20، 30 m عند أزمنة 1، 2، 3 s.

نختار نقطتين مثلاً:

• $x_1 = 10 m, t_1 = 1 s$
• $x_2 = 30 m, t_2 = 3 s$

$\Delta x = 30 – 10 = 20 m$ $\Delta t = 3 – 1 = 2 s$

$\vec{v}_{avg} = \frac{20}{2} = 10 \text{ m/s}$

مثال محلول 4:

سيارة تحركت من النقطة A إلى C بمقدار 600 m خلال 80 s، ثم عادت إلى النقطة B بمقدار 200 m خلال 20 s.

الانطلاق المتوسط للفترة الأولى:

$v_{avg} = \frac{600}{80} = 7.5 \text{ m/s}$

السرعة المتوسطة للفترة الأولى:

$\vec{v}_{avg} = \frac{600}{80} = 7.5 \text{ m/s}$

الانطلاق المتوسط للفترة الكلية:

$v_{avg} = \frac{600 + 200}{100} = 8 \text{ m/s}$

السرعة المتوسطة للفترة الكلية:

الإزاحة النهائية = $x_f = 600 – 200 = 400 m$ $\vec{v}_{avg} = \frac{400}{100} = 4 \text{ m/s}$

خلاصة القوانين:

أسئلة مقترحة:

1. ما الفرق بين السرعة المتوسطة والانطلاق المتوسط؟
2. إذا تحرك جسم في خط متعرج، هل يمكن أن تكون الإزاحة أقل من المسافة؟ ولماذا؟
3. سيارة قطعت 300 m في 15 s ثم 200 m في 10 s. احسب:
   • الانطلاق المتوسط
   • السرعة المتوسطة

ختامًا:

نؤكد على أهمية متابعة المحاضرات بالترتيب لفهم التسلسل، والاعتماد على دفتر التلخيص لحل التمارين والمراجعة اليومية، لأن التراكم يؤدي إلى صعوبة الفهم لاحقًا. الالتزام أساس النجاح.

مع تحيات أستاذ الفيزياء