بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ..
شرح درس استخدام قوانين نيوتن – القوى في بعد واحد
نبدأ على بركة الله ..
في الشكل السابق نلاحظ أن الكرة لا تلمس أي شيء والقوة الوحيدة التي تؤثر عليها هي Fg (قوة الجاذبية الأرضية ) وتبعا لقانون نيوتن الثاني فإن Fg = m g ومن خلال هذه العلاقة فإن القوة والتسارع يؤثران إلى أسفل ووزن الجسم يساوي كتلته مضروبة في التسارع .
الموازين :
تحتوي بعض الموازين على نوابض فعند وقوفك على الميزان فإنه يؤثر فيك بقوة إلى أعلى لأنك تلامسه وبما أنك لا تتسارع فهذا يعني أن قوتك المحصلة تساوي صفرا وذلك لان قوة النابض تدفعك إلى أعلى وهي تساوي وزنك Fg الذي يؤثر فيك إلى أسفل . وتحدد قراءة الميزان بواسطة القوة التي تؤثر بها نوابضه فيك .
المراد فهمه هنا : هو أن النوابض الموجودة في الميزان توثر عليك بقوة دفع لأعلى وهذه القوة معاكسة لقوة وزنك ومساوية لها في المقدار .
الوزن الظاهري :
تعرف قوة الوزن بالعلاقة التالية Fg = m g . حيث Fg قوة الوزن و m كتلة الجسم و g تسارع الجاذبية الأرضية وهي قيمة ثابتة تقيبا على سطح الأرض أو بالقرب منه ولهاذا السبب فإن وزن الجسم لا يتغير كثير على سطح الأرض أو بالقرب من سطح الأرض .
تعلمت أن الميزان المنزلي يقرأ وزنك بشكل صحيح وهذا لان القوة الوحيدة التي تؤثر عليك إلى أعلى ناتجة عنه . لكن ماذا يحدث إذا وقفت على قدم واحدة أو حملت ثقلا بين يديك . في هذه الحالة ستكون هناك قوى تلامس أخرى تؤثر فيك , وبالتالي فإن الميزان لا يقرأ وزنك .
ماذا يحدث إذا وقفت على ميزان داخل مصعد ؟
هناك ثلاث حالات :
- - المصعد متوقف : سيقرأ الميزان وزنك الصحيح .
- - المصعد يصعد إلى أعلى : سيتسارع النظام إلى أعلى وتصبح القوة التي يؤثر بها المصعد إلى أعلى وأكبر من القوة التي يؤثر بها وزنك , لذا فستكون قراءة الميزان لوزنك أكبر من وزنك وستشعر بأنك أثقل وأن أرضية المصعد تضغط على قدميك .
- - المصعد ينزل إلى أسفل : ستشعر أنك أخف وستكون قراءة الميزان أقل من وزنك .
الوزن الظاهري : القوة المحصلة التي تؤثر في الجسم وتكسبه تسارعه .
القوة المعيقة والسرعة الحدية :
من المهم أن نعرف ان قوة الهواء تؤثر في الأجسام بقوة كبيرة ولكن نظرا لكونه (في اكثر الحالات ) يؤثر في جميع جوانب الجسم بقوة متوازنة فإنه يكون غير واضح . ففي بعض التطبيقات الفيزيائية يتم اهمال تأثير الهواء
القوة المعيقة : قوة الممانعة التي يؤثر بها مانع في جسم يتحرك خلاله .
وتعتمد القوة المعيقة على حركة الجسم ,فكلما زادت سرعة الجسم زاد مقدار هذه القوة
من أمثلتها :
- قوة الهواء .
- قوة الماء (المائع)
مثال : إذا سقطت كرة تنس فإن سرعتها المتجهة تكون صغيرة في البداية وبالتالي فإن القوة المعيقة تكون صغيرة أيضا . وبما أن قوة الجاذبية لا تزال أكبر من القوة المعيقة فإن الجسم يستمر في التسارع الى أسفل . وكلما زادت سرعته المتجهة ازدادت تبعا لذلك القوة المعيقة للهواء . إلى أن تتساوى االقوتان وتصبح قيمة القوة المحصلة المؤثرة على الكرة صفرا . وهنا تتابع الكرة هبوطها بسرعة منتظمة في حين ان تسارعها مساوي للصفر .
السرعة الحدية : هي السرعة المنتظمة التي يصل إليها الجسم الساقط سقوطا حرا , عندما تتساوى القوة المعيقة مع قوة الجاذبية .
تأثير مساحة السطح والوزن على كل من السرعة الحدية والقوة المعيقة :
في حالات سقوط الأجسام الخفيفة ذات السطوح الكبيرة , يكون للقوة المعيقة تأثير ملحوظ في حركتها , وسرعان ما تصل هذه الأجسام إلى السرعة الحدية .
أما الأجسام الثقيلة ذات السطوح الصغيرة , فيكون تأثرها بالقوة المعيقة أقل كثيرا , وتحتاج لمدة أطول للوصول للسرعة الحدية .
تم بحمد الله
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق