تتعدد وسائل النقل سواء لنقل الركاب، أو البضائع، بين الوسائل الخفيفة، والثقيلة، ومنها ما يستخدم الملاحة البحرية كالسفن، والملاحة الجوية كالطائرات، أو البرية كالقطارات، وتعدّ القطارات من وسائل النقل الآمنة، والسريعة، وأيضا رخيصة التكلفة في آن واحد.
وعند مقارنة سرعة القطارات بسرعة وسائل النقل البرية الأخرى، نجد أنها الأسرع نسبيًا، لاستقلالها بسكّة، أو طريق خاص بها دون غيرها، ولو أخذنا نسبة الأعطال الطارئة، التي تتعرض لها وسائل النقل البرية الأخرى، لوجدنا القطار أسرعها تقريبًا، ولمقارنة سرعات وسائل النقل المختلفة؛ فلابد من وجود وحدة قياس لها، لتسهيل تلك المقارنة؛ لذلك سوف نتناول في مقالنا هذا وحدة قياس سرعة القطار.
نبذة تاريخية عن القطارات
قامت إنجلترا بإنشاء أول خط سكك حديدية في التاريخ عام 1789، وكان يتم تشغيل القطار في بادئ الأمر بوقود الفحم؛ حيث كان يتم تسخين خزّان كبير مملوء بالماء، فيتولد منه بخار شديد ذو ضغط عال؛ مما يعمل على تشغيل آلة الحركة البخارية، التي تمدّ القطار بطاقة الحركة اللازمة لتسييره، ثم تمّ تعميم استخدام القطار كوسيلة نقل بإنجلترا كلها، ثم انتقلت الفكرة إلى باقي الدول، دولة تلو الأخرى، حتى لا تكاد دولة لا تستخدم وسيلة القطار.
ثم انتهى عصر البخار باختراع آلة الاحتراق الداخلي، التي تستخدم وقود الديزل؛ مما زاد من سرعة القطار وأهميته كوسيلة نقل في نفس الوقت، ثم تمّ اختراع المحركات الكهربائية؛ مما جعل القطارات فائقة السرعة، وغير قابلة للمنافسة في هذا المجال.
كيفية احتساب السرعة
كان العالم الإيطالي جاليليو، هو أول من استخدم مفهوم السرعة فيزيائيًا، وهو عبارة عن قياس معدل المسافة المقطوعة بالنسبة للزمن، أي التغير في المسافة المقطوعة في وحدة الزمن.
وحيث أن السرعة كميّة اتجاهيّة؛ فلا يمكن اتخاذ الإزاحة بمعزل عن اتّجاهها، فإذا كان قطار يسير في اتجاه الشمال بسرعة ع، وقطار آخر يسير في اتجاه معاكس بنفس السرعة، فإن السرعة بالنسبة للقطريين تساوي سرعة القطار الأول، مضافًا إليها سرعة القطار الثاني، أي تساوي ٢ (ع).
أما إذا كان القطاران يسيران في اتجاه واحد وكانت سرعة القطار الأول ع ١ وسرعة القطار الثاني ع ٢ فإن سرعة القطار ين بالنسبة لبعضهما البعض تساوي القيمة المطلقة لفرق السرعة بينهما أي ع١ – ع٢.
أنواع السرعة
كما قلنا بأن السرعة هي المسافة المقطوعة في وحدة الزمن؛ فإنه يوجد نوعان للسرعة، هما السرعة المنتظمة، والسرعة غير المنتظمة، أما السرعة المنتظمة، فتعني قطع مسافات متساوية في أزمنة متساوية، ولكن السرعة غير المنتظمة، تعني قطع مسافات
غير متساوية، في أزمنة متساوية.
وهذا يعني أن هناك عجلة تسارع، سواء عجلة متزايدة، أو عجلة متناقصة؛ فإذا كانت سرعة القطار تزيد مع الوقت لكل وحدة زمن، كانت عجلة التسارع متزايدة، أما إذا كانت سرعة القطار تنقص مع الوقت لكل وحدة زمن، كانت العجلة متناقصة.
وحدة قياس سرعة القطار
السرعة كأي كميّة فيزيائية، لا بد لها من وحدة قياس تميّزها، وتعبر عن دلالتها، فإذا أخذنا وحدة المتر لقياس سرعة الأجرام السماوية مثلًا، فإنه يكون غير ذي دلالة عملية؛ لأن الأجرام السماوية فائقة السرعة، والمتر وحدة ضئيلة بالنسبة له، فلا يعبر عنها.
وإذا أخذنا الثانية كوحدة زمن عند قياس سرعة القطار مثلًا، فإنها تعتبر غير ذي دلالة عملية أيضًا؛ لأن القطار لا يتوقف كل عدة ثوان، بالإضافة إلى أنه ذو سرعة عالية نسبيًا، فلا تناسبه الثانية كوحدة زمن قياسية.
فإذن يعتبر الكيلو متر لكل ساعة، هو الوحدة القياسية لسرعة القطار، على الرغم من أن وحدة القياس الدولية هي المتر لكل ثانية، إلا أنه يتم استخدام مضاعفاتها لتناسب سرعة الجسم المتحرك التي يراد قياسها، وهذا يعني أن سرعة القطار متوسطة السرعة بالنسبة للسرعات الكونية ، إلا أنه فائق السرعة بالنسبة لوسائل النقل المماثلة.
وبهذا نكون قد تناولنا بشيء من التفصيل، كيفية احتساب السرعة، وأن لكل جسم متحرك وحدة قياس تناسبه، وتعبر عنه، وأن وحدة القياس المستخدمة لقياس سرعة القطار، هي الكيلو متر لكل ساعة.
