بحث فيزياء عن الحركة

تعريف الحركة

تُعرف الحركة فيزيائياً على أنّها تغيّر يحدث لموقع الجسم من مكان إلى مكان آخر مختلف تماماً، وتقسم الحركة إلى ثلاثة أصناف أهمّها ما يلي:

• الحركة الدورانية: التي تمثل دوران الأرض حول نفسها.
• الحركة الخطية: التي تمثل حركة السيارة في طريق مستقيمة، والحركة التذبذبية؛ التي يقوم بها النابض أو البندول.
• الحركة في اتجاه واحد (الحركة المتجهة): وقد تكون بشكل أفقي أو عمودي أو إلى الجهة الشرقية أو الغربية، أمّا المسافة التي يقطعها الجسم خلال حركته فتُعرف بالإزاحة.

علوم الحركة

هناك مجموعة من المصطلحات ذات العلاقة بالحركة، وتتضمن المسافة والإزاحة إضافةً إلى معدل الحركة، والذي يمثل التغيّر في السرعة بالنسبة للزمن ويطلق عليه فيزيائياً بالتسارع، وتقوم علوم الحركة على دراسة هذه المصطلحات بشكل تفصيلي من خلال وصف المسار الحركي للجسم، وتسمّى هذه العلوم بالتحريكيات أو علم التحريك، إضافةً إلى ما يسمّى بالديناميكا.

أمّا السرعة التي يتحرك بها الجسم فهي عبارة عن المسافة التي يقطعها مقسومةً على المدة الزمنية التي استغرقها (السرعة=المسافة/الزمن)، وتقاس بوحدة كيلومتر لكل ساعة ( كم/ساعة) أو متر لكل ساعة أو ميل لكل ساعة، وفيما يتعلق بتأثير الحجم والوزن على سرعة الجسم، فعندما يكون الجسم كبيراً تقع عليه نقطة تسمّى بمركز الثقل على اعتبار أنّ حركتها تمر بالجسم بأكمله، وعندما يتحرك هذا الجسم حركة دورانية فيكون من الأنسب أن يتمّ وصفها بالاعتماد على محور يمر بمركز ثقله، وتعتبر سرعته هنا كمية متجهة تقاس بوحدة المتر لكل ثانية.

أنواع الحركة

أنواع الحركة عديدة وأبرزها ما يلي:

الحركة الدورانية

واحدة من أبسط أنواع الحركة والتي يتحرك فيها الجسم بسرعة ثابتة المقدار، ولكن ما يعرف بعجلته تكون على الزاوية أو مجموعة الزوايا اليمنى، وهنا تعتبر الحركة دائرية أيضاً، والسرعة التي تتطلب الاتجاه نحو مركز الدائرة تسمّى بالعجلة الجاذبة.

المقذوفات

نوع آخر تتضمن إلقاء كرة مثلاً في الهواء ولكن بزاوية محددة، وبسبب وجود الجاذبية الأرضية سوف تسقط الكرة للأسفل وتقل سرعتها تدريجياً أثناء السقوط، علماً بأنّ الجانب الأفقي من السرعة يبقى ثابتاً متجاهلاً بذلك مقاومة الهواء، مما يجعل الكرة بعد ذلك تتحرك أفقياً بشكل أسرعة إلى أن تصطدم بالأرض، وتكون المكونات الأفقية والعمودية للحركة مستقلة عن بعضها البعض؛ ولذلك يمكن تحليل كلٍّ منها على حدة، لينتج في النهاية مسار على شكل قطع ناقص.

السرعة الثابتة

وهي من أكثر السرعات التي يمكن وصفها بسهولة، وفي الحالة الأولى لها أن تكون ثابتة والأخرى يكون مقدارها يساوي صفراً، ومن هنا نستنتج أنّ وضعية الجس لن تتحرك خلال المدة الزمنية، كما أنّ السرعة المتوسطة للجسم تساوي سرعته في فترة زمينة.

العجلة المنتظمة

العجلة المنتظمة والتي تُعرف أيضًا بالتسارع اللحظي (بالإنجليزية: Instantaneous acceleratiom) وهي العلاقة بين السرعة والزمن، فعندما يتحرك جسم ما فإن سرعته تختلف إما بالزيادة أو النقصان خلال وحدة الزمن، وبعبارة أخرى تزيد سرعته أو تقل مع مرور الزمن، فالتسارع هو التغير في السرعة مقسومًا على التغير في الزمن، ومما سبق فإن مقدار التسارع إما أن يكون سالبًا أو موجبًا حسب مقدار التغير في السرعة بالنسبة للزمن، ويعبر عن العلاقة الرياضية الخاصة به كما يلي:

التسارع = التغير في السرعة / التغير في الزمن

وبالرموز:

ت = ∆ع / ∆ز

بالإنجليزية:

Acceleration = Change in Velocity / Change in Time

وبالرموز الإنجليزية:

a = ∆v / ∆t

حيث أن:

• ت أو a: التسارع، بوحدة (م/ث²).
• ∆ع أو v∆: التغير في السرعة، وتساوي ( ع ₂ - ع ₁)، تقاس بوحدة (م/ث).
• ∆ز أو t∆: التغير في الزمن، ويساوي ( ز ₂ - ز ₁)، تقاس بوحدة الثانية (ث).

ومن الأمثلة على العجلة المنتظمة: تزيد سرعة الشخص الذي يمارس القفز بالمظلة مع كل ثانية يقترب فيها إلى الأرض، ويعود السبب في ذلك إلى تأثير قوتين رئيسيتين هما؛ الجاذبية الأرضية، ومقاومة الهواء، لأنهما تعملان عكس بعضهما البعض، فتزداد قوة كل منهما مع زيادة السرعة، لذا عندما يزيد التسارع مع مرور الزمن يزداد مقدار مقاومة الهواء حتى تقترب من مقدار قوة الجاذبية الأرضية، وهنا يتحقق التوازن بين القوتين فيثبت مقدار التسارع، لأن سرعة القفز بلغت حدها النهائي.

خصائص الحركة

تشتمل الحركة على مجموعة من الخصائص، أبرزها ما يلي:

• تعتمد المسافة التي يقطعها الجسم المتحرك بين نقطين على نوع المسار، فالمسار الدائري يختلف عن الخطي.
• تتحرك الأجسام ضمن زمن معين.
• تتحرك الأجسام بسرعات مختلفة، وتعرف السرعة بأنها؛ المسافة التي يقطعها الجسم مقسومةً على الزمن، إذ ينشأ عن السرعة خلال زمن معين ما يسمى بالتسارع.
• تتعلق الحركة بالإزاحة التي يقطعها الجسم المتحرك، والإزاحة هي أقصر مسافة تصل بين نقطتين.

تأثير الاحتكاك على الحركة

تعاكس قوة الاحتكاك اتجاه حركة الأجسام، فإن تحرك جسم ما نحو اليمين سيكون اتجاه قوة الاحتكاك عندها نحو اليسار، والعكس صحيح، ومن هنا يظهر تأثير قوة الاحتكاك على اتجاه الحركة، وبما أن الاحتكاك قوة تعاكس اتجاه حركة الأجسام فإنها تقلل من سرعتها لأنها تقاوم حركتها، وعندها تتحول الطاقة الحركية التي تُفقد من الأجسام المتحركة إلى طاقة حرارية.

فعلى سبيل المثال؛ عندما تتحرك سيارة على طريق خشن باتجاه الأمام، ينشأ بين العجلات والطريق قوة احتكاك تعمل في الاتجاه المعاكس وهو الخلف، الأمر الذي يمنع السيارة من الانزلاق على الطريق.

تنتقل الأجسام من مكان إلى آخر عن طريق الحركة التي ترتبط مع كل من التسارع والسرعة والزمن والمسافة والإزاحة، وللحركة أربعة أنواع، وهي؛ الحركة الدورانية، والمقذوفات، والعجلة المنتظمة، والسرعة الثابتة، لكن هناك قوى تسبب فقدان الأجسام المتحركة لسرعتها أو طاقتها الحركية كالاحتكاك، فهو يعمل بالاتجاه المعاكس لحركة الأجسام ويفقدها جزءًا من طاقتها، ما يؤدي إلى تحول طاقتها الحركية إلى حرارية.