بسمة
11-27-2009, 02:42 PM
السقوط الحر
هو ظاهرة سقوط الأجسام تحت تأثير قوة جاذبية الأرض (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%AC%D8%A7%D8%B0%D8%A8%D9%8A%D8%A9).
أثبتت التجربة أن سقوط الأجسام في الفراغ ( في غياب الهواء (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%A1) أي أن احتكاك الهواء معدوم) لا يتعلق بكتلتها.
فلنتصور مثلا جسما معدنيا ثقيلا وريشة طائر، في لحظة معينة نسقطهما من نفس الارتفاع ثم نقيس لحظة وصولهما للأرض سوف نجد أن كلا الجسمين يصلان في نفس الوقت . وهذه التجربة أداها جاليليو (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84%D9%8A%D9%88) من برج بيزا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D8%B1%D8%AC_%D8%A8%D9%8A%D8%B2%D8%A7) المائل في العصور الوسطى .
http://www.urchicago.com/files/pisa.jpg
زيادة على ذلك فقد وجد أن حركة السقوط الحر هي حركة متسارعة بانتظام أي أن تسارعها ثابت سمي هذا التسارع بعجلة الجاذبية الأرضية ومقدارها
g=9.8m/s2
http://www.edumedia-sciences.com/tn/animation/216.jpg
ولكن التسارع نتيجة الجاذبية يختلف من مكان إلى اخر حسب حسب المسافة بين الجسم و مركز الكرة الأرضية ،
فالتسارع عند سطح البحر مختلف فوق قمم الجبال العالية وان كان الاختلاف طفيفا للغاية.
ولذلك يختلف وزن الجسم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%B2%D9%86) من مكان إلى اخر ،
لكن كتلة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%AA%D9%84%D8%A9) الجسم ثابتة وتساوى قوة الجذب المؤثرة مقسومة على عجلة الجاذبية الارضية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%B3%D8%A7%D8%B1%D8%B9_%D8%A3%D8%B1%D8%B6% D9%8A) .
كذلك يختلف وزن الجسم على الأرض (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B1%D8%B6) عن وزنه على القمر (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%82%D9%85%D8%B1) مثلا ، وذلك لاختلاف قوة جاذبية القمر للجسم . والثابت بالنسبة للجسم هو كتلته (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%AA%D9%84%D8%A9) وهي خاصية ثابتة.
ولحساب العجلة نتيجة الجاذبية :
حسب قانون نيوتن الثاني فإن القوة المؤثرة على الجسم هي: a=mg
وعندما يكون الشخص في طائرة معرضة للسقوط الحر فإنه هو الآخر يكون في حالة سقوط حر ويتعرض للظاهرة التي يطلق عليها "انعدام الوزن". وحيث إن نفس تأثيرات الجاذبية تقع على كل من الشخص والطائرة، فإنه لا يشعر بأية عجلة تتناسب مع الطائرة.
ولقد عبر عن هذه الظاهرة بنجاح في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي، حيث ذكرابن الهيثم في كتابه المناظر : "الحركة المكتسبة إنما تكون بحسب مقدار المسافة وبحسب مقدار الثقل". وبهذا يقرر ابن الهيثم أن قوة الحركة إنما تكون بحسب مسافة السقوط وبحسب ما في الجسم من مادة.
بينما عرف إخوان الصفا مقدار الثقل في رسائلهم بقولهم: "وأما الثقل والخفة في بعض الأجسام، فهو من أجل أن الأجسام الكليات كل واحد له موضع مخصوص، ويكون واقفا فيه لا يخرج إلا بقسر قاسر، وإذا خلي رجع إلى مكانه الخاص به، فإن منعه مانع وقع التنازع بينهما، فإن كان النزوع نحو مركز العالم يسمى ثقيلا، وإن كان نحو المحيط يسمى خفيفا".
وفي القرن السادس الهجري / الثاني عشر الميلادي بين ابن ملكا البغدادي أن سرعة السقوط تتزايد بتأثير جاذبية الأرض فيقول في كتابه المعتبر : "فإنك ترى أن مبدأ الغاية كلما كان أبعد، كان آخر حركته أسرع، وقوة ميله أشد، وبذلك يشج ويسحق. ولا يكون ذلك له إذا ألقي عن مسافة أقصر، بل يبين التفاوت في ذلك بقدر طول المسافة التي يسلكها".
وفي القرن السادس الهجري / الثاني عشر الميلادي أدرك الخازني العلاقة بين قوة التساقط والمسافة بين الجسم الساقط ومركز الجذب فيقول في كتابه ميزان الحكمة : "إن الأجسام الساقطة تنجذب نحو مركز الأرض. وإن اختلاف قوة الجذب يرجع إلى المسافة بين الجسم الساقط وهذا المركز".
وهذه إشارة واضحة إلى أن الجسم كلما كانت مسافة سقوطه أطول، كانت سرعة سقوطه أعلى، ومن ثم كانت قوة ارتطامه أشد. وهو مفهوم كمية الحركة التي تتناسب مع سرعة الجسم ومع كتلته.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ar/thumb/b/b0/Skydive_at_Chambersburg_10.jpg/180px-Skydive_at_Chambersburg_10.jpg
ويجرب هواة القفز بالمظلات السقوط الحر لفترة قصيرة قبل فتح المظلة، ولكن بعد ذلك تصبح قوة مقاومة الهواء ضد جسم القافز هامة ولا يمكنه بعدئذ أن يسقط سقوطا حرا
و يُمكننا وصف حركة الأجسام الساقطة سقوطاً حراً بما يلي :
* مقاومة الهواء تعمل على إبطاء حركة الأجسام .
* لا يكون تأثير مقاومة الهواء متساويا على جميع الأجسام فهي لا تعمل على إبطاء حجر ساقط كثيراً، بينما تؤثّر على ريشة ساقطة تأثيراً كبيرا .
* جميع الأجسام الساقطة سقوطاً حراً تبدأ حركتها بسرعة ابتدائية تساوي صفراً .
* الجسم الساقط سقوطاً حراً يخضع لقوة ثابتة تسمى قوة الجاذبية الأرضية له ، وتؤثر دائماً باتجاه مركز الأرض ، أي الاتجاه الرأسي للأسفل .
* الأجسام الساقطة سقوطاً حراً من الارتفاع نفسه عن سطح الأرض تحتاج إلى الفترة نفسها لتصل إلى الأرض .
* لا علاقة لكتلة الجسم الساقط سقوطاً حراً بزمن الوصول وبالتالي لا علاقة للكتلة هنا بالتغير في السرعة .
* تتزايد سرعة الأجسام الساقطة سقوطاً حراً بمعدل زمني ثابت .
* تكتسب الأجسام الساقطة سقوطاً حراً تسارعاً ثابتاً متساوياً لجميع الأجسام .
عرفت أننا نطلق على سقوطِ الأجسامِ بتأثير قوةِ جذبِ الأرضِ لها (السقوطُ الحرّ) ويكونُ مسارهُ (شاقولياً) أي عمودياً على مستوى الأفق .
وبإهمال مقاومة الهواء يكون تسارع جميع الأجسام الساقطة قريباً من الأرض متساوياً ويساوي 9,8م/ث2 ويسمى تسارع السقوط الحر
تجدون بالمرفقات حركة تخطيطية لجسم يسقط سقوطا حرا تستطيع منه تغيير السرعات
ولمعرفة منحنى الجسم بالنسبة للمسافة ولسرعة والزمن تابعونا في موضوع
منحنى (المسافة - الزمن )و ( السرعة-الزمن) (http://sciemaths.com/vb/showthread.php?t=1073&page=1)
:)
هو ظاهرة سقوط الأجسام تحت تأثير قوة جاذبية الأرض (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%AC%D8%A7%D8%B0%D8%A8%D9%8A%D8%A9).
أثبتت التجربة أن سقوط الأجسام في الفراغ ( في غياب الهواء (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%A1) أي أن احتكاك الهواء معدوم) لا يتعلق بكتلتها.
فلنتصور مثلا جسما معدنيا ثقيلا وريشة طائر، في لحظة معينة نسقطهما من نفس الارتفاع ثم نقيس لحظة وصولهما للأرض سوف نجد أن كلا الجسمين يصلان في نفس الوقت . وهذه التجربة أداها جاليليو (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84%D9%8A%D9%88) من برج بيزا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D8%B1%D8%AC_%D8%A8%D9%8A%D8%B2%D8%A7) المائل في العصور الوسطى .
http://www.urchicago.com/files/pisa.jpg
زيادة على ذلك فقد وجد أن حركة السقوط الحر هي حركة متسارعة بانتظام أي أن تسارعها ثابت سمي هذا التسارع بعجلة الجاذبية الأرضية ومقدارها
g=9.8m/s2
http://www.edumedia-sciences.com/tn/animation/216.jpg
ولكن التسارع نتيجة الجاذبية يختلف من مكان إلى اخر حسب حسب المسافة بين الجسم و مركز الكرة الأرضية ،
فالتسارع عند سطح البحر مختلف فوق قمم الجبال العالية وان كان الاختلاف طفيفا للغاية.
ولذلك يختلف وزن الجسم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%B2%D9%86) من مكان إلى اخر ،
لكن كتلة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%AA%D9%84%D8%A9) الجسم ثابتة وتساوى قوة الجذب المؤثرة مقسومة على عجلة الجاذبية الارضية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%B3%D8%A7%D8%B1%D8%B9_%D8%A3%D8%B1%D8%B6% D9%8A) .
كذلك يختلف وزن الجسم على الأرض (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B1%D8%B6) عن وزنه على القمر (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%82%D9%85%D8%B1) مثلا ، وذلك لاختلاف قوة جاذبية القمر للجسم . والثابت بالنسبة للجسم هو كتلته (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%AA%D9%84%D8%A9) وهي خاصية ثابتة.
ولحساب العجلة نتيجة الجاذبية :
حسب قانون نيوتن الثاني فإن القوة المؤثرة على الجسم هي: a=mg
وعندما يكون الشخص في طائرة معرضة للسقوط الحر فإنه هو الآخر يكون في حالة سقوط حر ويتعرض للظاهرة التي يطلق عليها "انعدام الوزن". وحيث إن نفس تأثيرات الجاذبية تقع على كل من الشخص والطائرة، فإنه لا يشعر بأية عجلة تتناسب مع الطائرة.
ولقد عبر عن هذه الظاهرة بنجاح في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي، حيث ذكرابن الهيثم في كتابه المناظر : "الحركة المكتسبة إنما تكون بحسب مقدار المسافة وبحسب مقدار الثقل". وبهذا يقرر ابن الهيثم أن قوة الحركة إنما تكون بحسب مسافة السقوط وبحسب ما في الجسم من مادة.
بينما عرف إخوان الصفا مقدار الثقل في رسائلهم بقولهم: "وأما الثقل والخفة في بعض الأجسام، فهو من أجل أن الأجسام الكليات كل واحد له موضع مخصوص، ويكون واقفا فيه لا يخرج إلا بقسر قاسر، وإذا خلي رجع إلى مكانه الخاص به، فإن منعه مانع وقع التنازع بينهما، فإن كان النزوع نحو مركز العالم يسمى ثقيلا، وإن كان نحو المحيط يسمى خفيفا".
وفي القرن السادس الهجري / الثاني عشر الميلادي بين ابن ملكا البغدادي أن سرعة السقوط تتزايد بتأثير جاذبية الأرض فيقول في كتابه المعتبر : "فإنك ترى أن مبدأ الغاية كلما كان أبعد، كان آخر حركته أسرع، وقوة ميله أشد، وبذلك يشج ويسحق. ولا يكون ذلك له إذا ألقي عن مسافة أقصر، بل يبين التفاوت في ذلك بقدر طول المسافة التي يسلكها".
وفي القرن السادس الهجري / الثاني عشر الميلادي أدرك الخازني العلاقة بين قوة التساقط والمسافة بين الجسم الساقط ومركز الجذب فيقول في كتابه ميزان الحكمة : "إن الأجسام الساقطة تنجذب نحو مركز الأرض. وإن اختلاف قوة الجذب يرجع إلى المسافة بين الجسم الساقط وهذا المركز".
وهذه إشارة واضحة إلى أن الجسم كلما كانت مسافة سقوطه أطول، كانت سرعة سقوطه أعلى، ومن ثم كانت قوة ارتطامه أشد. وهو مفهوم كمية الحركة التي تتناسب مع سرعة الجسم ومع كتلته.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ar/thumb/b/b0/Skydive_at_Chambersburg_10.jpg/180px-Skydive_at_Chambersburg_10.jpg
ويجرب هواة القفز بالمظلات السقوط الحر لفترة قصيرة قبل فتح المظلة، ولكن بعد ذلك تصبح قوة مقاومة الهواء ضد جسم القافز هامة ولا يمكنه بعدئذ أن يسقط سقوطا حرا
و يُمكننا وصف حركة الأجسام الساقطة سقوطاً حراً بما يلي :
* مقاومة الهواء تعمل على إبطاء حركة الأجسام .
* لا يكون تأثير مقاومة الهواء متساويا على جميع الأجسام فهي لا تعمل على إبطاء حجر ساقط كثيراً، بينما تؤثّر على ريشة ساقطة تأثيراً كبيرا .
* جميع الأجسام الساقطة سقوطاً حراً تبدأ حركتها بسرعة ابتدائية تساوي صفراً .
* الجسم الساقط سقوطاً حراً يخضع لقوة ثابتة تسمى قوة الجاذبية الأرضية له ، وتؤثر دائماً باتجاه مركز الأرض ، أي الاتجاه الرأسي للأسفل .
* الأجسام الساقطة سقوطاً حراً من الارتفاع نفسه عن سطح الأرض تحتاج إلى الفترة نفسها لتصل إلى الأرض .
* لا علاقة لكتلة الجسم الساقط سقوطاً حراً بزمن الوصول وبالتالي لا علاقة للكتلة هنا بالتغير في السرعة .
* تتزايد سرعة الأجسام الساقطة سقوطاً حراً بمعدل زمني ثابت .
* تكتسب الأجسام الساقطة سقوطاً حراً تسارعاً ثابتاً متساوياً لجميع الأجسام .
عرفت أننا نطلق على سقوطِ الأجسامِ بتأثير قوةِ جذبِ الأرضِ لها (السقوطُ الحرّ) ويكونُ مسارهُ (شاقولياً) أي عمودياً على مستوى الأفق .
وبإهمال مقاومة الهواء يكون تسارع جميع الأجسام الساقطة قريباً من الأرض متساوياً ويساوي 9,8م/ث2 ويسمى تسارع السقوط الحر
تجدون بالمرفقات حركة تخطيطية لجسم يسقط سقوطا حرا تستطيع منه تغيير السرعات
ولمعرفة منحنى الجسم بالنسبة للمسافة ولسرعة والزمن تابعونا في موضوع
منحنى (المسافة - الزمن )و ( السرعة-الزمن) (http://sciemaths.com/vb/showthread.php?t=1073&page=1)
:)