يتناول البحث حركة المقذوف والعوامل المؤثرة فيها، ويتعلق مصطلح حركة المقذوف بحركة إطلاق القذيفة من جسيم ما على سطح الأرض، وتتأثر شدة هذه الحركة بالوزن الذي يخضع لجاذبية الأرض ويسقط عموديًا نحو الأسفل.
يُعرف حركة المقذوف بـ “السقوط الحر”، ومن أمثلة ذلك في الواقع العملي رمي كرة السلة التي تسير باتجاه رأسي لتصبح مقذوفًا، وكذلك كرة البيسبول التي تخضع لجاذبية الأرض عندما يرميها اللاعب، وكذلك صاروخ. يمكن الاطلاع في موسوعة على أهم قوانين حركة المقذوفات.
بحث عن حركة المقذوف
انواع المقذوفات
تنقسم المقذوفات إلى أربعة أنواع، ويتم التركيز في كل نوع على دراسة خصائص المقذوفات أو حركتها، وهذه الأنواع هي:
- المقذوفات الداخلية: وهي تتخصص في دراسة سرعة المقذوفات.
- المقذوفات الخارجية: تركز هذه الدراسة على حركة القذيفة واتجاه مسارها.
- المقذوفات الانتقالية: وهي تدرس حركة انتقال المقذوفات.
- المقذوفات الطرفية: تهتم هذه الدراسة بتحليل أثر هذه المقذوفات على مدار فترة الرحلة.
العوامل المؤثرة في حركة المقذوف
هناك ثلاث عوامل أساسية لها تأثير كبير عند حركة المقذوف وهم:
- زاوية القذف.
- سرعة الانطلاق.
- ارتفاع المقذوف عند حركة القذف.
تُعد هذه العوامل أهم خصائص المقذوفات، حيث يوجد تناسب طردي بين سرعة المقذوف والمسافة التي يقطعها في الجو، حيث تزداد المسافة بزيادة السرعة، إضافة إلى التناسب الطردي بين الارتفاع والوقت، حيث تتزايد فترة انطلاق المقذوف بزيادة ارتفاعه، أما السرعة الرأسية فلا تتغير إذا ارتفع المقذوف، حيث تبقى قيمتها صفرًا.
قوانين حركة المقذوفات
تتشابه قوانين حركة المقذوفات مع قوانين الحركة في الفيزياء، حيث تتكون معادلتها من السرعة ورمزها (v)، وثابت الجاذبية الأرضية (g) وقيمته 9.8 م/ث²، بالإضافة إلى المسافة (d) والزمن (t).
ينقسم حركة المقذوفات إلى مقذوفات أفقية ورأسية، ولكل منها قوانين ومعادلات خاصة بها. ومن بين قوانين حركة المقذوفات أنه عندما يتحرك المقذوف إلى الأعلى، يتم استخدام الإشارة الموجبة لسرعة الجاذبية الأرضية. أما إذا كانت حركة المقذوف في الاتجاه السفلي، فتستخدم الإشارة السالبة. ويساوي إجمالي التوقيت الزمني لصعود المقذوف وهبوطه الفترة الزمنية للتحليق. وفيما يلي سنقدم قوانين حركة المقذوفات الأفقية:
قوانين حركة المقذوفات الأفقية
عند تحليل حركة المنويات أفقيًا، يتم استخدام محورين رئيسيين وهما المحور السيني والمحور الصادي، ويتم تمثيل المحور السيني برمز ع جتا ثيتا، وهو يمثل الزاوية بين حركة المنويات وسطح الأرض، وله تأثير كبير على حركة المنويات نتيجة تأثير الجاذبية الأرضية.
فيما يتعلق بالمحور الصادي، فإن رمزه هو جا θ وقيمته الثابتة للجاذبية الأرضية إيجابية عندما يتجه للأعلى، وتصبح سالبة عندما يتجه للأسفل، وعندما يكون ارتفاع المقذوف عاليًا جدًا، يصبح قيمة هذا المحور تساوي الصفر، ولا يؤثر هذا النوع من المحور على حركة المقذوف على الإطلاق.
وكما ذكرنا سابقا، فإن قوانين حركة المقذوف هي نفس قوانين الحركة بشكل عام. وفي الحالة الأفقية، نستخدم القانون التالي: السرعة الأفقية الأولية مضروبة في الزمن مربع مساوية للمسافة المقطوعة تحت تأثير الجاذبية، بالإضافة إلى ثابت الجاذبية المعروف، وعند حل هذه المعادلة، نجد أن السرعة الأفقية النهائية مساوية لصفر، وأن مربع السرعة العمودية النهائية يساوي إجمالي سرعة المقذوف.
قوانين حركة المقذوفات الرأسية
في حركة المقذوفات هذه، يصل السرعة إلى قيمتها القصوى، وتصبح قيمة السرعة صفر في أعلى نقطة للحركة، ويتم التعبير عنها من خلال ثلاث قوانين وهي:
- القانون الأول: ع2 = ع1 = ثابت الجاذبية الأرضية × الزمن.
- القانون الثاني: س2 – س1 + ع1 * ز + ثابت الجاذبية الأرضية * ز^2.
- القانون الثالث: ع2^2 = ع1^ 2+2 * ثابت الجاذبية الأرضية (س2 -س1).
يؤثر قوة الجاذبية الأرضية على المقذوفات الرأسية فقط إذا كان اتجاهها نحو الأسفل، وفي حالة اكتساب المقذوف لسرعة يتم استخدام القانون الثالث، وعند حساب الزمن الذي يحتاجه المقذوف للتحليق يتم استخدام القانونين الأول والثاني لحساب الزمن اللازم للصعود والهبوط، وبالنسبة لحساب سرعة المقذوف في الاصطدام يتم تطبيق القانون الثالث.
