بحث عن السقوط الحر في الفيزياء doc

تم طرحه 18 أكتوبر، 2017 في قسم تعليم وتدريس بواسطة Khaled Al Ostaz
الاستقصاء عن بحث عن السقوط الحر في الفيزياء doc ما هو، وماذا يقصد بالسقوط الحر للجسم إذا ما تحرك بحرية تحت تأثير قوى الجاذبية الأرضية من دون الإرتفاع عن مستوى سطح البحر، وهل يمكن اعتبار تلك الحركة وهي حركة السقوط الحر مكافئة؟

إجابة واحدة

تم الرد عليه 18 أكتوبر، 2017 بواسطة elola
بحث عن السقوط الحر في الفيزياء doc

السقوط الحر للأجسام Free falling of bodies:

يقصد بالسقوط الحر للجسم تحرك هذا الجسم بحرية تحت تأثير الجاذبية الأرضية دون النظر لحالته الحركية الابتدائية ..
فالجسم الذي يُـقذف رأسيا لأعلى أو لأسفل ، أو ذلك الذي يسقط سقوطا حراً من موضعه الابتدائي ، تعتبر جميعها خاضعة للسقوط الحر طالما لا تخضع هذه الأجسام لقوى  أخرى سوى الجاذبية .

ومن البديهي أن هذا الجسم سيخضع دائما لتسارع الجاذبية الأرضية
g = 9.8 (m /sec )  الذي يؤدي إلى جذب الأجسام دائما لأسفل وعند إهمال القوة الناتجة عن احتكاك الجسم بالهواء ، واعتبار أن تسارع الجاذبية لا يتغير بتغير الارتفاع عن سطح البحر ، فإنه يمكن اعتبار حركة السقوط الحر للجسم مكافئة تماما لحركته في اتجاه واحد تحت تأثير تسارع ثابت ، وبالتالي يمكن تطبيق نفس معادلات الحركة على الجسم الساقط سقوطا حراً مع استبدال المحور الأفقي x   بمحور الحركة الرأسي ( المحور الصادي y  )

ملاحظة ..

حتى تتخلص من الأخطاء الناجمة عن الاختيار غير الصحيح للاتجاهات والتي تؤدي إلى حدوث التباس في إشارات حدود المعاملات ، لذا ينبغي الالتزام بالقواعد الأساسية المعمول بها ، والتي تتلخص في الآتي :

1-   أية إزاحة لأعلى تعتبر موجبة (+ y  ) ، وأية إزاحة لأسفل تعتبر سالبة(y-)

لإيضاح ذلك :

مثلا ..

أ) إذا تحرك جسم من نقطة بداية الحركة لأعلى 40 م يقال أنه حدثت له إزاحة
y = 40 m
ب) إذا تحرك لأسفل 20 م من نقطة البداية يقال أن الإزاحة
y = - 20
ج) إذا تحرك جسم من نقطة البداية لأعلى 40 م ثم هبط بعد ذلك 30 م تكون إزاحته :
y = 40 - 30 = 10 m
د) أما إذا تحرك لأعلى 40 م  ثم هبط لأسفل 50 م تكون إزاحته الصافية  :
y = 40 - 50 = - 10 m
2- إذا كان الجسم متحركا لأعلى ( أي اتجاه لأعلى دون النظر لموضع الجسم بالنسبة لنقطة بداية الحركة ) عند نقطة ما ، فمعنى ذلك أن سرعته سواء الابتدائية أو النهاية عند هذه النقطة موجبة ، أما إذا كان اتجاه حركة الجسم لأسفل فمعنى ذلك أن سرعته سواء الابتدائية أو النهاية عند هذه النقطة سالبة.
3-  حيث أن تسارع الجاذبية الأرضية يتجه – دائما – رأسيا لأسفل فإنه يكون دائما بالسالب ، أي أنه يجب استبدال a  في معادلات الحركة بتسارع الجاذبية g

        وباتباع هذه القواعد تتخذ معادلات الحركة للسقوط الحر الصور التالية :
v = v0 – g t         ( 1 )          س2=س1+ج×ن
y = v0 t – ½ g t2 ( 2 )          ع=س1 ن-   0.5  ج ن 2
v2 = 2 g y     ( 3 )      س22=  2 ج ع
على العموم يمكن اعتبار الجسم دائما حركته الابتدائية من الاعلى أي انها = 0 واهمال اشارة السالب وتطبق المعادلات الاعتيادية للحركة الخطية.

4 – عندما يصل الجسم المقذوف لأعلى نقطة ( أقصى ارتفاع له ) تكون سرعته عند هذه النقطة مساويا للصفر ، ويبدأ في الهبوط لأسفل ، أي يتغير اتجاه السرعة من الموجب إلى السالب بمجرد تغيير الجسم لاتجاه حركته .
ويمكن من خلا بمدا  السقوط الحر الاستفادة بتحديد شدة التدريب في حالات القفز للاعلى فاذا ما اريد من اللاعب ان يقفز لاعلى مايمكن وحقق ارتفاع 2.60 م من الارض وهي اقصى ما يمكن فهي تعني 100 % من شدته القصوية  واذا ما اريد منه ان يقفز بنصف شدته القصوية أي 50 % فهذا يعني انه سيقفز لنصف الارتفاع أي 1.30 م  
فبما ان ط ح  = 0.5 الكتلة × مربع السرعة
 وان  س22=   2 ج ع
               = 2*10*2.6
                 =52
طح= 0.5 × 70×52
      =1820 جول

واذا اردنا 50% من طاقته الحركية  =1820×50/100
                               =  910
وبشكل عكسي لقانون الطاقة الحركية نحصل
910=35* س2
س2=26
س= 5.1 م/ثا
ومن قانون الارتفاع س22=   2 ج ع
ع= 26/2*10
=1.3م

وبذلك يثبت منطقية  القانون المطبق لحساب الشدة على اساس الطاقة الحركية
ويمكن  استخدام نظرية الطاقة الحركية في تحديد شدة التدريب للاركاض ايضا
فمن المسلم به إن تحديد الشدة التدريبية عند تدريبات السرعة لعدائي المسافات القصيرة، لغرض تطوير السرعة اومطاولة السرعة الخاصة فان ذلك يتطلب منا اولاً تحديد الزمن القصوى لقطع هذه المسافة القصيرة التي نريد نتدريب لاعبينا عليها، وهذا الزمن  يمثل  الشدة القصوي له (أي الشدة القصوية  100%) ثم يتم تحديد الشدة المراد التدريب عليها من هذه الشدة، فمثلا لاعب 100 متر زمنه القصوى في هذه المسافة هو (10 ثانية ) وهو يمثل الشدة القصويه له (100%) واريد لهذه العداء التدريب بشدة 90% وبتكرار ( 3 مرات لهذه المسافة) فان تحديد الشدة بالطريقة المعروفة في التدريب يكون بقسمة الزمن القصوى على الشدة المراد التدريب عليها وتكون بذلك:
10 ثانية \ 0.90 = 11,11 ث هذا الزمن يمثل بشدة 90%
وهذه الشدة يكون التدريب عليها من قبل العداءين الذين يمتلكون زمن ( 10  ثانية) دون مراعاة أوزانهم او الفروق الفردية لهم. لهذا فقد جاءت نظرية الطاقة الحركية لتعطي واقع الفروق في أزمان هذه الشدة من خلال متغيرات  معدل السرعة والكتلة لكل رياضي وكما يلي:
الطاقة الحركية لعداء يمتلك 10 ثانية في مسافة 100 مثلا وكتلته 70 كغم ، هي
ط ح  = 0.5 الكتلة × مربع السرعة
= 0.5 ×70× ( 100\ 10 )2
=3500 جول وهي تمثل طاقته الحركية 100 %
فلو أريد لهذه العداء إن يتدرب بـ (90%) من طاقته الحركية فنقول:
90% من طاقته الحركية = 3500×0.90
= 3150 جول  تمثل شدة 90% من طاقته الحركية الكلية
وبالرجوع بشكل عكسي الى المعادلة الأولى نقول :
ط ح= 0.5 ك س 2
3150= 0.5×70× (100\ن)2
ن  =  10.50 ث
اذناً  فـ (الزمن = 10.50 ث ) وهو زمن التدريب بشدة 90% وهذا الزمن يأخذ بنظر الاعتبار كتله اللاعب والتي تعتبر أحد المقاومات الهامة التي يتعرض لها العداء أثناء أداء حركات الركض (عمليات الارتكاز والطيران) ، وبذلك فأن العداء يبذل القوة الحقيقية التي يفترض إن يبذلها ضد الجاذبية وبقوة تتناسب مع هذه المقاومة ( كتلة جسمه )،و يلاحظ إن الزمن بشدة 90% المستخرج بطريقة الطاقة الحركية هو اقل بكثير من الزمن المستخرج بالطريقة التقليدية وهو (11,11 ث) والمستخرج من قانون الشدة التقليدية  ، وبهذا نكون قد حققنا الفائدة المرجوة من التدريب بشكل اكثر فاعلية وتأثيرا من الطريقة التقليدية مع مراعاة الفروق الفردية بين اللاعبين.

أسئلة متعلقة

1 إجابة
تم طرحه 27 نوفمبر، 2017 في قسم تعليم وتدريس بواسطة Khaled Al Ostaz
موقع معرفة خدمة تمكن المستخدمين من طرح أسئلتهم بمختلف المجالات مع إمكانية الإجابة على أسئلة الغير
مواقع صديقة
  • كلمات كراش
  • ...