الحركة في بعدين

الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته 

شرح درس حركة المقذوف – الحركة في بعدين  

نبدأ على بركة الله 

تخيل أنك تشاهد مباراة كرة قدم وقام اللاعب بركل الكرة بعيدا . من الطبيعي أن تنطلق الكرة من الأسفل في اتجاه الأعلى إلى أن تصل لنقطة معينة ثم تبدأ في النزول إلى اسفل بما يرسم شكلا يشبه نصف دائرة , يسمى هذا الشكل بالقطع المكافئ . و تسمى الكرة بالمقذوف . 

ملاحظة : الجسم الذي يطلق في الهواء يسمى مقذوفا . 

من المهم جدا أن نعرف القوى التي تؤثر في الجسم المقذوف بعد إطلاقه  ويمكننا عمل ذلك عن طريق رسم مخطط الجسم الحر . ومن هذا فإن القوى التي تؤثر فيه هي مقاومة الهواء وعادة ما يتم إهمالها , و قوة الجاذبية الأرضية . 

ملاحظة : القوة الوحيدة التي تؤثر في الجسم المقذوف هي قوة الجاذبية الأرضية . فهي التي تجعله يتحرك في شكل قطع مكافئ أو في مسار منحن . 

ملاحظة : إذا عرفت السرعة الابتدائية للمقذوف فستتمكن من حساب مسار الجسم .

استقلالية الحركة في بعدين : 

كما قلنا سابقا فإن المقذوف (الكرة) يسير في شكل قطع مكافئ وذلك عند النظر إلى مسار الكرة في أثناء مشاهدة المباراة . لنفترض أنك قمت بالصعود في منطاد لتشاهد المباراة من الأعلى , فستلاحظ أن الكرة أصبحت تتحرك بشكل خط مستقيم (أي تسير أفقيا ) . ومن ذلك نستنتج أن حركة المقذوف هي تركيب لهاتين الحركتين . 

إن حركة المقذوف هي تركيب من حركتين هما : 

     - حركة عند النظر بشكل أفقي : تكون في شكل قطع مكافئ . 

     - حركة عند النظر بشكل رأسي : تكون في شكل خط مستقيم (أي تسير افقيا ) .

ملاحظة : تعطي قوة الجاذبية الأرضية الكرة تسارعا في اتجاه الأسفل . 

مثال مهم : إذا قام محمد وخالد بأخذ كرتين من السلة , ثم وقفا على طاولة , وافلت محمد كرته لتسقط سقوطا حرا بينما قام خالد بقذف كرته . كما في الشكلين التالية :

           

من الشكلين نلاحظ ما يلي : 

      -        إن ارتفاع الكرتين خلال كلتا الصورتين متساوي , وهذا يعني أن متوسط سرعتيهما المتوسطتين الرأسيتين متساوي خلال الفترة الزمنية نفسها .

      -        تدل المسافة الرأسية المتزايدة التي تقطعها كل كرة على أن الحركة متسارعة في اتجاه الأسفل . وذلك بفعل الجاذبية الأرضية . 

      -        عند النظر لحركة كرة خالد فإننا نلاحظ أن الحركة الأفقية لها لم تؤثر في حركتها الرأسية .

      نستنتج مما سبق ...

ملاحظة هامة : إن الجسم المقذوف أفقيا ليس له سرعة ابتدائية رأسية , لذلك فحركته الرأسية تشبه حركة الجسم الذي يسقط رأسيا من السكون ,وتتزايد السرعة في اتجاه الأسفل بانتظام بسبب قوة الجاذبية الأرضية .  

وببساطة نستنتج أن الكرة الساقطة سقوط حرا والكرة المقذوفة لهما نفس الحركة حيث أن الحركة الأفقية لا تؤثر على الرأسية . 

ملاحظة : عند فصل حركة الجسم المقذوف إلى مركبتيه سنلاحظ أن السرعة في الاتجاه الأفقي دائما ثابتة لعدم وجود قوى تؤثر في الكرة في هذا الاتجاه . بينما السرعة في الاتجاه الرأسي في ازدياد . 

المقذوفات التي تطلق بزاوية :

إذا قذف جسم رأسيا في اتجاه الأعلى فإنه يرتفع بسرعة تتناقص حتى يصل إلى الجسم أقصى ارتفاع له ثم يأخذ في السقوط بسرعة متزايدة . 

ملاحظة : سرعة المقذوف أثناء الصعود مساوية لسرعة المقذوف اثناء السقوط والاختلاف الوحيد بينهما يكون في الاتجاه فقط . 

ملاحظة : هناك كميتان ترافقان دائما مسار المقذوف : 

1)  أقصى ارتفاع يصل إليه الجسم (وفيها يكون للجسم سرعة افقية فقط , لأن سرعته الرأسية صفر ) . 

2)  المدى الأفقي R : هي المسافة الأفقية التي يقطعها المقذوف 

زمن التحليق : هو الزمن الذي يقضيه المقذوف في الهواء . 

مقاومة الهواء : 

لقد اهملنا مقاومة الهواء في المقذوفات حتى الآن وذلك لقلة تأثيرها , من المهم ان نعرف أن قوة مقاومة الهواء موجودة دائما و قد تكون مهمة في بعض الحالات  ولا يمكن إهمالها .