الأحد، 3 مايو، 2015

قوانين نيوتن



قوانين نيوتن
تتحرك الأجسام من حولنا بأنماط حركية مختلفة، فأنت تشاهد سيارة تبدأ حركتها من السكون، وتشاهدها عندما تدور في منعطف أو تتوقف؛ كما أنك تشاهد جسماً مقذوفاً إلى الأعلى فكيف يتحرك في أثناء صعوده وسقوطه؟ وطائرة تطير في الهواء، أو سمكة تسبح في الماء؛ فكيف تتحرك هذه الأجسام؟ وما الذي يحركها؟ هل تتحرك من تلقاء نفسها أم هنالك مؤثرات خارجية تجعلها تتحرك؟ وما العلاقة بين هذه القوى المؤثرة وطبيعة الحركة الناتجة؟ وما القوانين التي تضبط حركة هذه الأجسام؟ لقد تعلمنا في الوحدات السابقة عن حركة الاجسام وطرق التعبير عن هذه الحركة بعلم الفيزياء التقليدية (بالكلمات, بالمعادلات, بالرسوم البيانية ..ألخ) في هذه الوحدة سندرس وسنعرف لماذا تتحرك الاجسام بالنمط الذي تتحرك به. ايزيك نيوتن (عالم انجليزي عاش بالقرن ال 17) وضع امامنا عدة قوانين توضح لماذا تتحرك الاجسام بالنمط الذي تتحرك , تدعى هذه القوانين, قوانين نيوتن وسنستهل الوحدة بقانون نيوتن الاول – او مبدأ الاستمرارية.
 قانون نيوتن الاول- مبدأ الاستمرارية

قانون نيوتن الأول Newton's First Law هو أحد قوانين الحركة التي وضعها العالم الإنكليزي إسحق نيوتن وينص على التالي:
كل جسم يحتفظ بحالته من السكون أو الحركة بسرعة منتظمة في خط مستقيم ما لم تؤثر فيه قوة خارجية .

المقصود بالقوة الخارجية   F=\=0 ( محصلة القوى على الجسم لا تساوي صفر) بكلمات اخرى: عندما تكون محصلة القوى مساوية لصفر F=0 فان اجسم يستمر بالحركة بسرعة ثابتة بخط مستقيم الا اذا تغيرت محصلة القوى عليه واصبحت غير مساوية لصفر فيقير من سرعته ومن اتجاه حركته.

إن هذه الصفة في الأجسام التي تجعلها غير قادرة على تغيير حالتها الحركية، هي خاصية طبيعية تسمى خاصية القصور. (Inertia) وقد أطلق هذا الأسم أصلاً (غاليلو)؛ ثم أصبح مرادفاً لقانون نيوتن الأول. والقصور لغة تعني العجز؛ أما فيزيائياً فيعني عدم قدرة الجسم على تغيير حالته الحركية مقداراً أو اتجاهاً أو كليهما. إن الأهمية الكبرى لقانون نيوتن الأول في الحركة تكمن في استخدامه لتعريف القوة. فإذا انعدمت القوة المؤثرة على جسم ما فإن ذلك يؤدي إلى ثبات الحالة الحركية، في حين أن وجود القوة يؤدي إلى تغيير الحالة الحركية. وعلى ذلك فالقوة عبارة عن كل مؤثر خارجي يغيّر أو يحاول التغيير من حالة الجسم الحركية مقداراً أو اتجاهاً، أو كليهما معاً.

    
نموذج – تمرين

عندما يقوم سائق السيارة بزيادة السرعة فانّ الركاب يتجهون الى الخلف, فسر هذه الظاهرة اعتمادا على قانون نيوتن الاول. التفسير: ازدياد سرعة السيارة دلالة على كون السيارة متأثرة بقوة خارجية جعلتها تغير من سرعتها, هذه القوة لا تؤثر على الركاب لذلك فانهم يستمرون بالحالة الحركية قبل التسارع ويتحركون بسرعة اقل من سرعة السيارة لذلك يبقون متاخرين خلف السيارة. فسر, ما الذي يجعلهم يتحركون مع سرعة السيارة في نهاية الامر(لاحقا). التفسير: يتأثرون بكرسي الجلوس الذي يؤثر عليهم بقوة تزيد من سرعتهم.
            (v = constant)                       اجمال: قانون نيوتن الاول






قانون نيوتن الثاني

التسارع الناتج عن تأثير قوة ما في جسم تتناسب طرديا مع مقدار هذه القوة وتكون في اتجاهها ، كما تتناسب عكسيا مع كتلة الجسم القصورية .

صيغة أخرى:  القوة المؤثرة في جسم ما تساوي المعدل الزمني للتغير في كمية الحركة للجسم.

\sum \vec F=m \vec a


  قانون نيوتن الثالث- الفعل ورد الفعل

عندما يؤثر جسمان بعضهما في بعض فإن القوة التي يؤثر بها الجسم الأول في الجسم الثاني تساوي في المقدار وتعاكس في الاتجاه القوة التي يؤثر بها الجسم الثاني في الجسم الأول.
لكل فعل رد فعل مساوي له بالمقدار ومعاكس له بالاتجاه


قانون القصور الذاتي

كل جسم يحتفظ بحالته من السكون أو الحركة المنتظمة في خط مستقيم ما لم تؤثر فيه قوة خارجية .

****** الكتلة القصورية : كتلة الجسم التي تقاوم التغير في حالته الحركية ، وتساوي النسبة بين القوة المؤثرة على الجسم إلى العجلة التي تحدثها تلك القوة ، أي هي مقدار الممانعة التي يبديها الجسم لتغيير سرعته.

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق