قام الكثير من علماء الفيزياء بمحاولات ودراسات عديدة بهدف دراسة سرعة وتسارع الاجسام المختلفة ، وقد توصلوا إلى أن السرعة تمثل المسافة الثابتة التي يقوم الجسم بقطعها خلال فترة زمنية باتجاه محدد ، وعند تغير سرعة الجسم مع مرور الوقت فإن هذه الحالة تُعرف باسم التسارع أو العجلة .

قوانين السرعة

يمثل هذا القانون العلاقة بين المسافة والزمن ، وهي عبارة عن المسافة التي يقوم الجسم المتحرك بقطعها خلال زمن محدد ، ويُرمز للسرعة في المعادلة الرياضية بالرمز س بينما يُرمز للمسافة بالرمز م ويُرمز للزمن بالرمز ز ، والقانون هو : السرعة = المسافة ÷ الزمن ، وبالرموز يصبح : س = م ÷ ز .

تمثل السرعة اللحظية تلك السرعة التي يقوم الجسم المتحرك بقطعها خلال لحظة محددة من الزمن ، فهي عبارة عن مشتقة الإزاحة أو طول المسار النسبة للزمن ، ويتم تمثيلها بالمعادلة الرياضية الآتية : السرعة اللحظية = طول المسار ( المسافة بين النقطة الأولى والنقطة الثانية على المسار ) ÷ الزمن × 2 ، ويُرمز للسرعة بالرمز س وطول المسار بالرمز ط والزمن بالرمز .

تمثل السرعة الخطية المسافة التي يتم قطعها خلال وحدة زمنية على مسار دائري ، أما السرعة الدورانية فهي تمثل معدل التغير في الإزاحة بالنسبة للزمن ، ويتم التعبير عن السرعة الخطية بالمعادلة الرياضية الآتية : محيط الدائرة (2×باي×نق نصف القطر) ÷ الزمن ، أما معادلة السرعة الدورانية فهي : 2 × باي ÷ الزمن .

جاليليو مكتشف مفهوم التسارع

استطاع العالم ” جاليليو ” اكتشاف مبدأ التسارع ، فقد توصل إلى أن الجسم المتدحرج تزداد سرعته بمقدار ثابت في الفترات الزمنية المتساوية ،وقد اعتقد جاليليو أن سرعة جميع الأجسام الساقطة تزداد بنفس المقدار بعد كل متر تقوم بقطعه ، إلا أنه بعد أن أجرى العديد من التجارب المختلفة فقد توصل إلى أن سرعة الجسم تزيد بمقدار ثابت بعد كل ثانية تمر ، ويتم قياس التسارع بالمتر في الثانية وقد تكون قيمته موجبة أو سالبه أو صفر ، وقانون التسارع هو فرق السرعة ÷ الزمن .

حالات التسارع

يُعرف التسارع بأنه موجبًا عندما يكون اتجاه التسارع هو نفس اتجاه الحركة ، فيحدث تزايد في السرعة كلما ازداد الزمن ، فعلى سبيل المثال إذا كانت السرعة 5 متر في الثانية والتسارع  متر في الثانية ، فإن السرعة عد مرور ثانية واحدة تصبح 10 متر في الثانية وبعد ثانيتين تصبح 15 متر في الثانية .

يُعرف التسارع بأنه سالبًا عندما يصبح عكسيًا مع مرور الزمن عند تباطئ السرعة ، ويلاحظ حدوث هذا النوع من التسارع عند كبح السيارة ، فعندما يتم الضغط على دواسة المكابح تقل سرعة السيارة تدريجيًا بمعدل ثابت حتى تتوقف ، أي أن السرعة تنخفض مع الزمن .

وهو عندما يساوي التسارع صفر ، أي عندما تكون السرعة منتظمة وغير متأثرة بتغير ومرور الزمن .

تسارع الجاذبية الأرضية

إن تسارع سقوط الأجسام بفعل التأثر بالجاذبية الأرضية أحد أهم الأشياء التي تدل على صحة قانون التسارع ، فعلى سبيل المثال إذا قمنا بإسقاط جسم من مكان مرتفع وتركه بحرية لكي يسقطعلى الأرض ، فإن سرعته في اللحظة التي يتم إسقاطه فيها تساوي صفر ، ولكنه يصل إلى الأرض بسرعة تزيد على الصفر ، حيث أن سرعته تزداد مع ازدياد الزمن الذي يمر خلال سقوطه مع إهمال مقامة الهواء ، وقد توصل العلماء إلى أن تسارع الجاذبية الأرضية يساوي 9.8 م / ث².