يتم تقديم لكم اليوم مقال يتحدث عن الحركة وأهم قوانينها، فالحركة هي ما يجعل العالم يدور، وتتسبب في تحريك الكثير من الأشياء، وعندما نتحدث عن الحركة غالباً ما نفكر في السيارات والدراجات والأطفال والجري وكرة السلة والطائرات، ولكن الحركة هي موضوع بحث كبير، إذ أنها مهمة لحياتنا وتؤثر على العديد من الأشياء التي نقوم بها، وتتطلب قوة لتحقيق التغيير، ويمكننا التعرف على هذه القوة والحركة وتأثير هذه القوانين الفيزيائية على حياتنا من خلال هذا المقال المقدم من موسوعة.
بحث عن الحركة وأهم قوانينها
تعريف الحركة وعواملها
الحركة
الحركة هي عملية تغيير أو تحريك شيء، أو حتى تغيير موقعه.
يتضمن كل حركة العديد من العوامل، ولكن عندما يتحرك الجسم بنفس السرعة في خط مستقيم، يكون العدد الأقل من العوامل المشاركة في الحركة. ومع ذلك، فإن معظم الحركات تشمل تغيير سرعة الحركة وتغييرات في الاتجاهات.
السرعة
هي الفترة التي يستغرقها جسم ما لقطع مسافة محددة.
تكون صيغتها هي: تتمثل السرعة في النسبة بين المسافة والزمن، أو d/t، وغالبًا ما يتم قياس سرعة السيارات بعدد الأميال التي يمكن للسيارة قطعها خلال ساعة، وبالتالي فإن المسافة تقاس بالأميال والزمن بالساعات (المسافة / الزمن = ميل / ساعة، أو ميل في الساعة).
معدل السرعة أو سرعة الدوران
معدل السرعة والسرعة متقاربتان للغاية، وغالبا ما يختلط الكثير بينهما؛ إذ يقاس كل منهما بالمسافة في الزمن.
بالإضافة إلى ذلك، يضيف معدل السرعة خطوة إضافية، حيث يقيس المسافة التي يقطعها الجسم مع مرور الوقت أو السرعة في اتجاه محدد، لذلك يمكن أن تكون سرعة السيارة ٥٥ ميل في الساعة، ولكن سرعتها ستكون ٥٥ ميل في الساعة في اتجاه الشمال.
التسارع
يتم استخدام مصطلح التسارع عندما يتغير أي جزء من سرعة الشيء، وإذا كان الشيء يتسارع أو يسافر على مسافة معينة في فترة زمنية أقصر، فسيكون هناك تسارع.
يمكن أن يحدث تسارع إذا تغير اتجاه الجسم؛ لذلك، حتى إذا كانت السيارة تسير بسرعة 55 ميلاً في الساعة، ولكنها تتحرك في اتجاه الشرق، فإنها ستتسارع.
القوة
القوة هي أي نوع من الدفع أو السحب الذي يتم لتسريع شيء ما، ويجب أن يكون لها قوة يتم التصرف عليها، وبمعنى آخر؛ يجب دفع الكائن أو سحبه لتغيير سرعته أو اتجاهه.
الكتلة
الكتلة هي كمية المادة التي تحتوي عليها الجسم، وعادة ما يتم قياسها باستخدام وحدة الغرام.
القوة والحركة
يعتبر تحريك الجسم أو توقفه عن التحرك تغييرًا في الموقع أو المكان.
تسبب القوة تغيير حركة الأشياء، إما بواسطة الدفع أو السحب، وهي تحرك الأشياء.
الجاذبية والمغناطيسية هما قوتان طبيعيتان، وفي القرن السابع عشر الميلادي، اكتشف العالم إسحاق نيوتن أن نفس القوة التي تسبب سقوط تفاحة من شجرة، تحكم أيضًا حركة القمر والكواكب.
قوانين نيوتن للحركة
إسحاق نيوتن هو العالم الذي ساهمت أفكاره وقوانينه في تطوير فيزياء العصر الحديث ودراسة الحركة، إذ عاش نيوتن في الفترة من 1643 إلى 1727، ونتيجة لأفكاره حول الحركة والجاذبية وغيرها، تمكن من وضع ثلاث قوانين للحركة.
يمكن ذكر قوانين حركة نيوتن الثلاثة على النحو التالي:
القانون الأول
سيظل أي جسم في حالة حركة مستقرة ما لم تؤثر به قوى خارجية.
القوة تساوي تسارع أوقات الكتلة [$ f (t) = m ، a (t) $].
لكل فعل رد فعل معاكس له في الاتجاه ومساوٍ له في القوة.
القانون الأول المعروف أيضًا باسم قانون القصور الذاتي، قدمه جاليليو وكانت هذه خطوة كبيرة في فهم الحركة، لأنه كان من الصعب في عصر جاليليو مراقبة جسم متحرك دون وجود قوى احتكاك على الأقل للحركة.
ومنذ أكثر من ألف عام، وقبل جاليليوس، كان العديد من أولئك الذين درسوا فلسفة أرسطو يعتقدون أن أي حركة تحدث يجب أن تكون نتيجة لقوة خارجية.
القانون الثاني
القانون الثاني هو f(t) = m × a(t)، والذي في الواقع يعني القانون الأول، لأنه عندما يكون f(t) = 0 (لا يوجد قوة مطبقة)، يكون التسارع a(t) صفرًا، وهذا يعني وجود سرعة ثابتة v(t).
السرعة هي جزء أساسي من الزمن حيث يتم تمثيلها بـ a(t) = dot{v}(t)
القانون الثالث
يحتوي قانون نيوتن الثالث على مفهوم الحفاظ على الزخم، ويمكن رؤيته بوضوح أيضًا في قانون نيوتن الثاني، حيث عندما يدفع كائنٌ ما آخر في نقطة اتصال عديمة الكتلة باستخدام قوة مطبقة، يجب أن تكون هناك قوة مضادة متساوية لهذه القوة المطبقة من الكائن الثاني، والتي تلغيها.
على الرغم من ذلك، فإن وجود قوة صافية غير معدومة في نقطة لا يوجد فيها أي شيء، وبموجب القانون الثاني، سيؤدي إلى تسريع نقطة الاتصال بكمية غير محدودة.
تتمثل قوانين نيوتن في المعادلة f = ma، وتم تطوير العديد من العلوم الفيزيائية بفضل تطبيق هذه القوانين الرياضية على الظروف المادية المختلفة.
بعض القوانين المتعلقة بالحركة
الكميات العددية
هي تلك الكميات الفيزيائية التي لها حجم فقط ولا تمتلك اتجاهًا.
مثال: يشمل ذلك الكتلة والسرعة والحجم والشغل والزمن والطاقة وغيرها.
كميات المتجهات
هذه الكميات الفيزيائية تحتوي على حجم واتجاه وتتبع قانون المثلث.
مثال: الانزياح، السرعة، التسارع، القوة، الزخم، وما إلى ذلك.
المسافة
هو الطول الفعلي للمسار الذي يقطعه كائن متحرك في فاصل زمني محدد، وهو كمية عددية ودائمًا ما تكون إيجابية.
الإزاحة
هي البعد الأقصر الذي يغطيه الجسم في اتجاه محدد، وهي كمية متجهات يمكن أن تكون سالبة أو موجبة أو صفرية.
عمومًا، يكون حجم النزوح أقل من المسافة.
السرعة
تعني المسافة التي يقطعها كائن متحرك في وحدة الزمن.
وحدة S.I هي المتر في الثانية، أو متر/ثانية، وهي كمية عددية.
السرعة = المسافة / الوقت.
الحركة الدائرية
إذا كان حركة الكائن تتم في مسار دائري، فإنها تعرف بحركة دائرية، وإذا كانت سرعتها ثابتة على طول المسار، فإنها تعرف بحركة دائرية موحدة
زاوية السرعة
هي الزاوية التي يرسمها خط الوصل الذي يربط الجسم بمركز الدائرة في الوقت المحدد، ويشار إليها باستخدام الرمز أوميغا.
القصور الذاتي
يمثل الزمن والحركة المستقيمة خط الاستقامة للجسم، ويتعارض الجسم مع التغيير والحركة السريعة خارج خط الاستقامة لتحقيق الراحة.
وهو من نوعين: القصور الذاتي للراحة والقصور الذاتي للحركة.
على سبيل المثال: عندما يحدث تحرك مفاجئ للسيارة أو القطار، يتسبب ذلك في انحناء الراكب للوراء.
الزخم
`الزخم` هو خاصية الجسم المتحرك، وهو ناتج الكتلة والسرعة في الجسم، وهو كمية المتجهات ووحدتها هي كجم/ثانية.
الزخم = الكتلة × السرعة.
معدل السرعة
التسارع هو تغيير سرعة الكائن في وحدة الزمن، ووحدة القياس الدولية هي متر في الثانية، أو م / ث، وهي كمية للحركة.
معدل السرعة = النزوح / الوقت.
التسارع
يمثل التسارع معدل التغير في سرعة الجسم، وتُقاس بوحدة الناقلات، وهي وحدة النظام الدولي S.I التي تُعبر عنها بالمتر/ثانية مربعة، أو م/ث²، وإذا قلت السرعة مع مرور الوقت، ستكون قيمة التسارع سالبة، ويُعرف ذلك بـ”التخلف.
التسارع = تغيير السرعة / الزمن
