بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
شرح درس السقوط الحر – الحركة المتسارعة
نبدأ على بركة الله ...
كثيرا ما يحدث السقوط الحر في حياتنا فلو اخذنا مثالا سقوط حجر في بركة وسقوط ورقة على الأرض فمن الطبيعي أن نشعر باختلاف السقوط الذي سقط به كل من هذين الجسمين فالجسم الأول (الحجر) مساحة سطحه صغيرة وهو ثقيل الوزن على عكس الجسم الثاني (الورقة) الذي له مساحة سطح كبيرة مقارنة بالحجر كما لها وزن خفيف مقارنة بوزن الحجر .
في درس اليوم سنتعلم ما يلي :
- المقصود بالسقوط الحر .
- المقصود بالتسارع الناتج عن الجاذبية الأرضية .
- حل مسائل مختلفة تتضمن أجساما تسقط سقوطا حرا. (سنتطرق اليها في حل المسائل التدريبية ) .
السقوط الحر : هو سقوط الاجسام على الأرض بفعل الجاذبية الأرضية , مع اهمال تأثير مقاومة الهواء .
التسارع في مجال الجاذبية الأرضية :
أدرك جاليليو جاليلي أنه لكي يحدث تقدما في دراسة الأجسام الساقطة , يجب عليه إهمال تأثيرات المادة التي يسقط الجسم خلالها . و في ذلك الزمن , لم يكن لدى جاليليو الوسائل التي تمكنه من أخذ بيانات موقع أو سرعة الأجسام الساقطة , لذا قام بدحرجة كرات على مستويات مائلة . ومع تخفيف الجاذبية الأرضية بهذه الطريقة , استطاع جاليليو الحصول على قياسات دقيقة باستخدام أدواته البسيطة .
واستنتج أن جميع الأجسام التي تسقط سقوطا حرا يكون لها التسارع نفسه وذلك بإهمال تأثير الهواء , وأن هذا التسارع لا يتأثر بأي نوع من :
- نوع مادة الجسم الساقط .
- وزن هذا الجسم
- الارتفاع الذي اسقط منه .
- كون الجسم قد اسقط أو قذف .
ويرمز لتسارع الأجسام الساقطة بالرمز g . وتتغير قيمة g تغيرات طفيفة في أماكن مختلفة على الأرض والقيمة المتوسطة لها 9.8 m/s 2 .
المقصود بتسارع الجاذبية الأرضية : هو تسارع جسم يسقط سقوطا حرا نتيجة تأثير جاذبية الأرض عليه.
يعتمد اعتبار التسارع موجبا أو سالبا على النظام الإحداثي الذي يتم اتخاذه , فإذا كان النظام يعتبر الاتجاه الموجب على أعلى . فإن التسارع الناتج عن الجاذبية الأرضية عندئذ يساوي (-g) , أما إذا اعتبر الاتجاه على الأسفل هو الاتجاه الموجب فإن التسارع الناتج عن الجاذبية يساوي (g+) .
من المهم جدا معرفة متى يعتبر التسارع موجبا ومتى يعتبر سالبا :
- الاتجاه الموجب الى أعلى --> (-g) .
- الاتجاه الموجب على أسفل –> (g+) .
في الشكل التالي صورة لبيضة تسقط سقوطا حرا التقطت باستخدام تقانة خاصة , حيث الفترة الزمنية بين اللقطات هي 0.06 s وكما نرى في الشكل أن الازاحة بين كل زوج من اللقطات تزداد , ويعني هذا أن السرعة تزداد وذلك اذا اعتبرنا أن الاتجاه الموجب هو الى الأسفل في التجاه الاحداثي .فان السرعة تزداد بقيمة موجبة أكثر فأكثر .
والمعنى المراد فهمه هو أن الجسم الساقط الى اسفل اذا اعتبرنا ان الاتجاه الموجب الى اسفل فان سرعته تتزايد ويكون تسارعه موجب ومساوي لعجلة الجاذبية الأرضية .
قذف كرة إلى أعلى :
الان يتبادر الى أذهاننا سؤال وهو هل ستكون حركة البيضة في الشكل السابق وهي ساقطة مشابهة لحركتها وهي مقذوفة ؟
لتمعن قليلا في الشكل السابق سنلاحظ أن الإجابة هي نعم وذلك لأن الجسم عند قذفه الى أعلى فإن تسارعه يكون سالبا وبالتالي تقل سرعته وتقل المسافة التي يقطعها خلال فترات زمنية متساوية وهذا هو فعلا ما نراه في صورة البيضة والتي تتباطأ سرعتها كلما اتجهت الى أعلى .
صف الحركة في كل شكل مما يلي :
الوصف : تناقص سـرعة الكرة بمعدل 9.8 m/s كل ،1.0 s حتى تصل إلى الصفر عند ، 2.04 sثم يتحول اتجاه حركة الكرة إلى الأسـفل، وتزداد سرعتها تدريجيا في الاتجاه السالب.
الوصف : يعبر عن لقطة مقربة تصف الشكل a .
الوصف : يبين الشكلين السابقين أن الكرة تصل إلى أقصى ارتفاع لها في اللحظة التي تصبح فيها سرعتها مساوية للصفر. وإن تسارع الكرة عند أي نقطة يساوي مقدارا ثابتا .9.8 m/s2 .
· ملاحظة مهمة : تسـتنتج أن تسـارع الجسـم عنـد نقطة أقصـى ارتفـاع لطيرانه يجب أن لا يسـاوي صفـرا، وأن اتجاهه يجب أن يكون إلى الأسفل , بينما تكون سرعته مساوية للصفر في تلك اللحظة .
تم بحمد الله
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق