المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016


استخدام قانون نيوتن الثاني لتحليل سلسلة من الأمثلة  
  
161   01:25 صباحاً   التاريخ: 2024-09-12
المؤلف : مايكل كوهين
الكتاب أو المصدر : الميكانيكا الكلاسيكية مقدمة أساسية
الجزء والصفحة : ص 90 – ص 93
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الكلاسيكية / الميكانيك /

مثال 3–1 (كتلة على منحدر أملس) تنزلق كتلة m لأسفل منحدر أملس يميل على الأفقي بزاوية θ. احسب عجلة الكتلة والقوة المؤثّرة عليها بواسطة المستوى.

هناك قوتان تؤثران على الكتلة قوة تجاذبية تثاقلية مقدارها mg، متجهة رأسيًّا إلى أسفل، وقوة عمودية N يبذلها المستوى. إذا أدخلنا المحورين x وy، فإن المعادلة المتجهة  تصبح زوجا من معادلتين:

في هذه المسألة من المناسب عادةً اعتبار المحور x موازيًا للمستوى المائل، والمحور لا عموديا على المستوى المائل (شكل 1–3 (ب))؛ عندئذٍ تكون العجلة في الاتجاه x فقط، وبهذا يكون ax = a، 0 ay =. القوة العمودية ليست لها مركبة في الاتجاه x. القوة التثاقلية لها مركبة mg sin θ في الاتجاه x، ومركبة mg cos θ في الاتجاه y. بهذا تصبح المعادلة (a3–3)

لاحظ أن قانون نيوتن الثاني لا يمكننا من حساب العجلة فقط، بل من حساب مقدار القوة العمودية N (التي حددتها حقيقة أن اتجاه العجلة معلوم بحيث يكون حاصل جمع كل القوى العمودية على ذلك الاتجاه يساوي صفرا). يعتاد العديد من الطلاب أن يكتبوا تلقائيًّا N = mg cos θ في جميع المسائل التي تحتوي على مستويات مائلة. والمثال التالي مطلوب ليبين أن N لا تساوي θ mg cos دائمًا، وأنه ليس هناك بديل عن تطبيق قوانين نيوتن بطريقة منظمة.

شكل 3–1: رسم توضيحي (أ) ومخطط الجسم الحر (ب) للمثال 3–1.

 

مثال 3–2 (كتلة على منحدر أملس متسارع). افترض أن المستوى المائل في مثال 3–1 أحد أوجه وتد (إسفين). افترض أن الوتد متسارع (متحرك بعجلة) أفقيا إلى اليمين (مثلًا، يمكن أن يكون الوتد متصلا بعربة سكة حديدية متسارعة). إذا اختيرت العجلة الصحيحة A للوتد، فإن الكتلة لن تنزلق لأعلى أو لأسفل الوتد، لكنها ستظل ساكنة بالنسبة إلى الوتد. احسب قيمة A الصحيحة، واحسب القوة التي يؤثر بها الوتد على الكتلة.

كما في المثال ،3–1، القوى الوحيدة المؤثرة على الكتلة هي قوة الجاذبية mg، متجهة لأسفل، والقوة العمودية  المؤثرة بواسطة الوتد. وإذا كانت الكتلة ساكنةً بالنسبة للوتد، فإنها تكون ذات عجلة  متجهة أفقيًّا إلى اليمين (لاحظ أنَّ هذه هي عجلة الكتلة بالنسبة لإطار قصوري، حالة إطار متسارع مع الوتد «غير جائزة» للاستخدام مع قانون نيوتن الثاني لأنه ليس إطارا قصوريا).

في هذه الحالة يكون من الأنسب كثيرًا اختيار المحور x أفقيا، والمحور y رأسيًا شكل (3–2). المركبتان x وy للقوة  تعطيان N = mg cos θ و0 = N cos θ – mg، وبهذا نجد أن θ N = mg / cos وθ A = g tan. وحالما أخذنا المحورين x وy في اتجاه مواز وعمودي على المنحنى كما فعلنا في مثال 3–1، فإن العجلة سيكون لها مركبة x هي θ A cos، ومركبة y هي θ A sin ومن ثُمَّ فإن المركبتين x وy للقوة  تصبحان θ mg sin θ = mA cos وθ N – mg cos θ = mA sin. بالحل لكلِّ من A وN نجد أن θ A = g tan وθ N = mg / cos، كما هو متوقع.

شكل 3–2: رسم توضيحي (أ) ومخطط الجسم الحر (ب) للمثال 3–2.

لاحظ بعناية أن  ليس لها نفس المقدار الذي في مثال 3–1. ينشأ الفرق من حقيقة أن عجلة الكتلة في مثال 3–1 موازية للمنحدر، بينما العجلة في هذا المثال أفقية.

 

مثال 3–3 (امرأة في مصعد متسارع إلى أعلى). امرأة كتلتها m واقفة في مصعد متسارع. ما القوة التي تؤثّر بها الأرضية على قدميها؟

لتفادي اللَّبْس المصاحِب للإشارات، نقدِّم متجه وحدة  يشير رأسيا إلى أعلى. لتكن عجلة المصعد هي ؛ وبهذا فإن قيم A الموجبة تناظر العجلة إلى أعلى، وقيم A السالبة تناظر العجلة إلى أسفل.

هناك قوتان تؤثّران على المرأة (شكل 3–3): القوة التثاقلية – (حيث W = mg) والقوة  التي تبذلها الأرضية. بما أن عجلة المرأة في إطار قصوري هي ، فإن قانون نيوتن الثاني يقضي بأن ؛ وبهذا نجد أن (g + A)N = m . إذا كانت المرأة واقفة على مقياس زنبركي، فإن مؤشر المقياس يشير إلى مقدار N. إذا كانت A موجبة (عجلة إلى أعلى)، فإن قراءة المقياس تكون أكبر من mg، و«تشعر» المرأة أنها أثقل من المعتاد. وما تشعر به فعلًا هو انضغاط العظام والغضاريف في ساقَيْها، مما يساعد قدَمَيْها على التأثير بقوة N على المقياس. إذا كانت A = – g (مصعد يسقط بحرِّية)، فإن 0 = N وتشعر المرأة بانعدام الوزن لأن قدَمَيْها لا تبذلان قوة على الأرضية. في الحقيقة، لا تزال الأرض تؤثر عليها بقوة –،

ولكنها تشعر بأنها كما لو كانت تعيش في فضاء خارجي لا يتعرض لأي قوى جذب تثاقلية.

شكل 3–3: رسم توضيحي (أ) ومخطط الجسم الحر (ب) للمثال 3–3.

 

بصورة أعم، يمكننا إثبات أن جميع الظواهر داخل صندوق متسارع تتشابه مع الظواهر داخل صندوق غير متسارع، ولكنه على كوكب ذي عجلة جاذبية  بدلًا من  إذا لم يكن بالصندوق نوافذ تستطيع أن تنظر من خلالها إلى الخارج، فمن المستحيل أن تعلم ما إذا كان الصندوق متسارعا أم أنه ببساطة موضوع على كوكب مختلف.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.