الاجسام الساقطة سقوطاً حراً (Free Falling Bodies)

وتمثل إحدى انواع حركة الاجسام التي عندها يتحرك الجسم بصورة حرة تحت تأثير قوة الجذب الأرضي، وبذلك فإن كل الاجسام التي تقذف إلى الأعلى أو إلى الأسفل أو أن تسقط إلى الأسفل من السكون تمتلك جميعها نفس التسارع وهو التسارع الأرضي المنتظم ويرمز له بالرمز (g)، وحيث أن اتجاه التسارع الأرضي نحو مركز الأرض دائماً فإن إشارته تكون سالبة (-g). وإذا اعتبرنا مقاومة الهواء للأجسام الساقطة مهملة فعند ذلك يمكن اعتبار حركة السقوط الحر هي حركة خطية باتجاه المحور الصادي وبتسارع ثابت مقدار التسارع الأرضي، وعلى هذه الأساس يمكن تطبيق قوانين الحركة الخطية الأربعة السابقة الذكر على هذا النوع من الحركة مع تبديل رمز التسارع (a) برمز التسارع الأرضي (-g) وكذلك تبديل رمز الإزاحة (x∆) إلى (∆y) حيث تصبح (y = y – y₀∆).

وبذلك تصبح قوانين الحركة للسقوط الحر كما يلي:

الإشارة السالبة للتسارع الأرضي تعني أن قوة جذب الأرض اتجاهها إلى الأسفل حيث تم اعتماد حركة الاجسام او اتجاه القوة المؤثرة عليها إلى الأعلى على أنسها موجية وإلى الأسفل على أنها سالبة. كما يجدر الإشارة إلى أن نقطة بداية حركة الاجسام إلى الأعلى أو إلى الأسفل سوف تمثل نقطة الصفر للمحاور حيث عندها     (y₀ = 0)، ففي حالة قذف الأجسام إلى أعلى تكون إشارة الإزاحة والسرعة موجية وفي حلة القذف الاجسام إلى أعلى تكون إشارة الإزاحة والسرعة سالبة . اما قيمة التسارع الأرضي الثابت (g) فتساوي 9.8 م/ثا². الشكل رقم (1.1/أ) يمثل مخططاً لحركة الجسم يقذف إلى الأعلى.

الشكل (1.1)

الشكل (1.1/ب) يمثل رسم مكبر لحركة قذف جسم إلى الأعلى حيث يصل الجسم إلى أعلى ارتفاع له عند النقطة (P) قاطعاً إزاحة عمودية مقدارها y_max ، وعند ذلك تصبح سرعة الجسم صغيراً بسبب تأثيره قوة جذب الأرض له ثم بيدا الجسم في السقوط من السكون متسارعاً بانتظام إلى أن يسقط على الأرض وتكون سرعته عند لحظة الاصطدام بالأرض مساوية إلى سرعته الأولية التي قذف بها إلى الأعلى ولكنها بالإشارة السالبة. ولو نظرنا إلى النقطة (P) نرى أنها تقسم مسار الحركة إلى شطرين متناظرين بحيث أن كل جزء من الحركة (الإزاحة والسرعة) في الشطر الاول يناظر الجزء المماثل له من الحركة في الشطر الثاني في المقدار ويعاكسه في الاتجاه حيث يمكن أن نستنتج ما يلي:

أ) أن زمن وصول الجسم إلى أعلى نقطة في المسار (t₁) يساوي زمن وصول الجسم من أعلى نقطة إلى الأرض، وبذلك يمكن القول أن : 2t₁ = t₂.

ب) أن سرعة الجسم لحظة انطلاقه من الأرض إلى الأعلى (V₀) تساوي سرعة الجسم لحظة اصطدامه بالأرض (v) ولكن بالإشارة السالبة التي تدل على اتجاه الحركة.

يمكن اشتقاق معادلة ثانوية لحساب الزمن (t₁) حيث وكما نعلم من القانون الأول للحركة الخطية أن:

وحيث أن سرعة الجسم عند الزمن (t₁) تساوي صفراً، فإن:

وكذلك يمكن اشتقاق معادلة ثانوية أخرى لحساب أعلى ارتفاع يصله الجسم (y_max) حيث يمكن أن نستخدم القانون الثالث للحركة الخطية:

وحيث ان الجسم ينطلق من الأرض، فإن y₀ = صفر، وإن y_max = y ، وبتعويض ذلك في المعادلة السابقة نحصل على:

ولحساب زمن وصول الجسم إلى الأرض (t₂) يمكن القول أن:

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم الشعائر يواصل تحضيراته لتنظيم عمل المواكب الحسينية في زيارة الأربعين

قسم شؤون المعارف يناقش تحضيرات المؤتمر العلمي الأول لمركز تراث البصرة

قسم الشؤون الفكرية يقيم دورة تطويرية لملاكات هيأة المساءلة والعدالة في الأرشفة الإلكترونية

المجمع العلمي ينظم مجلس عزاء في قضاء الهندية

المزيد

الآخبار الصحية

نصائح عملية للحد من التعرق المفرط في الصيف

أطباء يحذرون: مكمل غذائي شائع قد يدمر الجهاز العصبي

تحذير طبي من تأثير جانبي "غير متوقع" لحقن التخسيس

حمامات الثلج قد تكون خطيرة وأحيانا مميتة.. ما السبب؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

أكبر جدارية شمسية في العالم تدخل موسوعة غينيس.. مشروع ضخم

تسارع دوران الأرض يثير القلق.. وتحذيرات من "كوارث محتملة" ؟

"سوذبيز" تطرح أكبر قطعة من المريخ على الأرض في مزاد علني

أوبن أيه آي تعتزم إطلاق متصفح إنترنت يعمل بالذكاء الاصطناعي

المزيد

مواضيع ذات صلة

لعبة الجولف المصغرة (ميكانيكا ارتداد الكرة في لعبة الجولف المصغرة: كيف تحدد زاوية الانعكاس مسار الكرة نحو الحفرة )

لعبة التنس (المواضع المثلى للتصادم في مضرب التنس: زخم، دوران، واهتزازات)

لعبة رمي الحلقات (تحليل الحركة الدورانية والتصادم المحوري في رميات الحلقات المعدنية)

ضربات كرة الراح ( تحليل ديناميكي لدوران الكرة وتأثير الاحتكاك على مسارها في كرة الراح )

خُدع الكرة المطاطية (خدع كرة السوبر بول: عندما يتحكم الدوران والاحتكاك في مسار الارتداد)

رميات البولينج (فيزياء رميات البولينج: كيف تؤثر الاحتكاك والدوران على مسار الكرة وإسقاط القوارير)

کسر سنّ القلم الرصاص(فيزياء كسر سن القلم الرصاص: القوى والتوترات وراء الانكسار)

برج المكعبات المائل (برج المكعبات المائل: تحقيق التوازن الأمثل وتحدي التعلق في الهواء)

سقوط المداخن والأقلام الرصاص والأشجار(حين تنحني المدخنة: فيزياء السقوط والانكسار)

آثار الصخور المتحركة (فيزياء الصخور المتحركة: كيف تدفع الرياح أثقال الطبيعة على الأرض؟)

العُقد (فيزياء عقدة الوتد: كيف تتحمل العقدة الأثقال دون الانفلات)

كباش الجبال الصخرية وتسلق الصخور(تحليل ميكانيكي للاحتكاك والتشبث في تسلق كباش الجبال الصخرية)