المسافة والإزاحة

المسافة والإزاحة :
يشير " طلحة حسام الدين " ( 1994م) أن وحدات كل من المسافة والإزاحة هي وحدات أطوال ويستخدم ( المتر) كوحدة لهذا المتغير.
مثال :
فعندما يجري العداء لمسافة دورة كاملة ونصف في المضمار يقال أنه قطع مسافة
( 400 + 200م) .
أما الإزاحة فتقاس في خط مستقيم من البداية حتى النهاية .
مثال :
ففي نهاية اللفة ونصف حول المضمار يقال أن إزاحة اللاعب كانت ( 200 متر ) أي نصف لفة أما عندما يكمل اللاعب لفتين كاملتين حول المضمار , أي أنه قد جرى 800 متر كمسافة , فإن إزاحته تكون صفر لأن وضع النهاية هو وضع البداية .
ومن أهم الفروق بين المسافة والإزاحة هي أن الأولى كمية مقياسيه أم الثانية فهي كمية متجهة تتخذ اتجاه ( البداية – النهاية ) بغض النظر عن المقدار.
فالإزاحة تحمل أكثر من معنى الطول بين وضعين وهو الاتجاه , وهذا المتغير يجعل من السهل أن ننسب الوضع النهائي لوضع ابتدائي . فاستخدام مصطلح في اتجاه الشمال يعني أنه يمكن تحديد حركة يخت خرج من الميناء وقطع مسافة 500 كيلو متر . فبدون أن ينسب الوضع النهائي للوضع الابتدائي لن نتمكن من تحديد موضع اليخت في حالة استغاثته .
وتحديد اتجاه الإزاحة يمكن أن يتبع أكثر من أسلوب , فالاتجاهات الأصلية أساس في التحديد وكذلك مصطلحات ( أعلى وأسفل ويمين ويسار ) , أو أن نقول إزاحة سالبة أو موجبة كما هو الحال في التعامل مع الأجسام المقذوفة . أياً كان أسلوب تحديد الاتجاه . المهم أنه يساعد في تحديد الوضع النهائي للجسم المتحرك لمسافة ما بالنسبة لوضع ابتدائي معين.
وسواء كانت المسافة أو الإزاحة فكلتاهما متغيران لقياس الطول وهما الأساس في تحديد التغير المكاني أو الوضعي ( 4 : 98 , 99 ).
السرعة :
يذكر " طلحة حسام الدين " وآخرون ( 1998م ) أن السرعة هي مصطلح للتعبير عن معدل حركة الجسم , وهناك فرق كبير بين السرعة بمعنى ( Speed ) والسرعة بمعنى ( Velocity ) رغم شيوع استخدام المصطلحين للتعبير عن معنى واحد , فالسرعة بمعنى Speed ترتبط بالمسافة ككمية مقياسيه للتغيير في الوضع. في حين أن السرعة بمعنى Velocity ترتبط بالإزاحة ككمية متجهة , فالمسافة التي يتحركها الجسم في زمن معين لا تشير إلى اتجاه حركة هذا الجسم فهي تعني سرعة الجسم بغض النظر عن اتجاهه.
السرعة المتوسطة = =




ومثال لذلك :
هو حركة سيارة بسرعة 7 كيلو متر / ساعة في حين أن سرعة الريح (60 متر / ساعة ) , أو حركة كرة تقذف بسرعة ( 30 متر / ثانية ) أو حركة عداء بسرعة ( 10 متر / ثانية ).
أما بالنسبة للسرعة بمعنى Velocity فهي تعني معدل قطع المسافات بالنسبة للزمن بالإضافة إلى اتجاه هذه المسافة أو بمعنى آخر الإزاحة . ففي معظم الأنشطة الرياضية قد لا تكون للسرعة بمعنى Speed أهمية كبيرة بقدر أهمية السرعة بمعنى Velocity حيث أنها في هذه الحالة سرعة ذات اتجاه محدد وقد يكون الغرض من هذه الأنشطة هو سرعة الوصول إلى الهدف من خلال انجاز إزاحة محددة.

مثال :
سرعة لاعب كرة القدم مثلاً قد تكون على درجة كبيرة من الأهمية إلا أن عدم توجيه هذه السرعة في اتجاه مرمى الخصم قد لا يفيد كثيراً فعلى الرغم من أن السرعة بمفهوم Speed قد تكون عالية إلا أن أهميتها تتناقص , أو قد لا يكون لها أهمية على الإطلاق طالما أنها ليست في اتجاه الهدف .
وبالتالي فإن السرعة Velocity هي معدل قطع الإزاحة Displacement.

السرعة المتوسطة = ( 6 : 156 , 157 ).

يذكر " طلحة حسام الدين " ( 1994م) أن مصطلح السرعة يستخدم بشكل أكثر عمومية في الحياة العادية , إلا أن مفهوم السرعة ( Speed ) و(Velocity ) يختلفان كثيراً في مجال الميكانيكا . فالسرعة ( Speed ) هي كمية مقياسية وهي عبارة عن ناتج قسمة المسافة المقطوعة على الزمن المستغرق لذلك . أما السرعة Velocity فهي تغير في الوضع أو الإزاحة الناتجة في زمن محدد .
وبما أن الرمز ( ) دلتا يستخدم في التعبير عن التغير المعين , فإن السرعة Velocity بهذا الأسلوب يمكن أن تتخذ الشكل.

V =

وبما أن السرعة بمعناها ( Velocity ) تعتمد على الوضع وبالتالي على الإزاحة , فهي بذلك تكون كمية متجهة , وبذلك فالسرعة تعبر عن التغير في المقدار والاتجاه . فإذا كان اتجاه الحركة موجباً كانت السرعة موجبة والعكس.
والتغير في سرعة الجسم ( Velocity ) قد يكون تغيراً في سرعته ( Speed ) أو في اتجاهه أو في الاثنين معاً.
مثال :
حركة السباح الذي يعبر النهر تتدخل فيها كل من سرعته ( Speed ) وسرعة تيار النهر ( Velocity ) حتى تتحدد سرعته النهائية كناتج لهذين المتغيرين.

يفسر " بدوي عبد العال " وآخرون ( 2006م ) أنه عند الحديث عن السرعة يجب الإشارة أولاً أن السرعة مرتبطة أساساً بمسافة تقطع في زمن معين. ولتقدير الحركة لابد من تحديد المسافة والزمن بالنسبة لأداء أي حركة حيث أن المظهر الحقيقي للحركة هو الانتقال من مكان لآخر وطالما أن الحركة عبارة عن التغير المكاني فلابد من معرفة المسافة التي قطعت , المسافة هي الفرق بين نقطتين ويرمز لها بالرمز ( ف ) ويعبر عنها حسابياً ( ف = ف2– ف1 ), أي أن اللحظة التي يتحرك فيها الجسم مسافة ما عن ف1 إلى ف2 يكون مرتبطاً بزمن , وهذا الزمن يعبر عنه بالرمز ( ن ) أي ( ن = ن2 – ن1 ) والتغير في المسافة وعلاقته بالتغير في الزمن ينقلنا إلى ضرورة معرفة السرعة وتعرف السرعة بأنها ( معدل التغير في المسافة بالنسبة للتغير في الزمن ).
ويعبر عنها بالمعادلة التالية:

السرعة = = =

أو تعرف أيضاً السرعة بأنها "المسافة المقطوعة في الوحدة الزمنية في اتجاه معين".
أو أنها "المسافة المقطوعة في الوحدة الزمنية المعروفة".
وعلى ذلك نرى أن السرعة عبارة عن تغير في المسافة مرتبطة بوحدة الزمن , والوحدة الزمنية ثابتة باستمرار أم المسافات التي تقطع في الوحدة الزمنية فهي غير ثابتة. وعلى ذلك فالسرعات مختلفة ومتنوعة , وحركة أجزاء جسم الإنسان مختلفة ومتغيرة أيضاً.
ومن هنا يمكن تقسيم السرعة لعدة أنواع نذكر منها:
1- السرعة المنتظمة. 2- السرعة المتوسطة.
3- السرعة اللحظية. 4- السرعة المحيطية .
5- السرعة الزاوية.

السرعة المنتظمة:
وهي "المعدل الثابت لتغير المسافة بالنسبة للزمن" , أي أن السرعة المنتظمة هي السرعة التي يقطع فيها الجسم مسافات متساوية في وحدات زمنية متساوية وهي عبارة عن خارج قسمة المسافة على الزمن. وهذا يعني أن السرعة المنتظمة ليس لها عجلة أي = صفر.

أي أنها ( ع ) =
( منتظمة ) ( 1 : 126 , 127 ).
السرعة المتوسطة :

يعرف " بدوي عبد العال " وآخرون ( 2006م ) السرعة المتوسطة بأنها "السرعة التي يتحرك بها الجسم لمسافة ما في زمن ما ", والسرعة المتوسطة لا تعطي أي فكرة عن الساعات التي يتحرك بها الجسم في كل لحظة من لحظات الزمن الذي قطعت فيه المسافة. أي أنها :

( ع ) = = متر / ثانية.
( متوسطة )
مثال في المجال الرياضي :
عندما يقطع عداء مسافة 100م في زمن قدره 10ث بقسمة المسافة علي الزمن نجد أنه يقطع كل 10م في ثانية واحدة , أي أن السرعة المتوسطة = 10م / ثانية .
السرعة اللحظية:
وهي أصغر تغير حركي للجسم في أصغر وحدة زمنية , أي أنها دائمة التغير أثناء أداء الحركة من لحظة لأخرى , وهي تعطينا التغيرات الحقيقية للأداء الحركي , ولقياس السرعة اللحظية يجب قياس المسافة في فترة زمنية قصيرة جداً , وبدقة كبيرة , وكلما قربت الفترة الزمنية من الصغر كلما كانت أدق. ويمكن قياس السرعة اللحظية بالتصوير السينمائي وكلما كانت سرعة الكاميرا أكبر كلما كان قياسها أدق وهي :

( ع ) = = نهــــا.
( اللحظية ) 1 صفر

( نها ) اختصار لكلمة نهاية ونصف نهاية ما يصل إليه الفرق في المسافة إلى الفرق في الزمن.
عند اقتراب ( ن ) من الصفر ويمكن التعامل بهذه الطريقة بالنسبة للحركة الرياضية لأن السرعة فيها متغيرة باستمرار ويلزمنا معرفة السرعة كل لحظة ومعدلات تغيرها وليس متوسط السرعة.
مثال ذلك :
عند معرفة سرعة لاعب الجمباز أثناء لحظة الارتقاء في مهارات القفز علي الحصان , وسرعة لاعب العدو لحظة نهاية السباق .

السرعة المحيطية والسرعة الزاوية:
يوجد نوعان من السرعات في الحركات الدائرية هما السرعة المحيطية (ع) والسرعة الزاوية (ي) .