الحركة

الحركة
الحركة والسكون مفهومان نسبيان ، فعندما نقول أن جسما ما ساكن فإننا نعني بذلك أنه ساكن بالنسبة إلى نقطة إسناد معينة – نقطة تعتبر ساكنة بالنسبة إليه مثل الأرض – وكذلك عندما نقول إنه يتحرك فإننا نعني بأنه يتحرك بالنسبة إلى نقطة إسناد معينة.
يقال بأن الجسم يتحرك إذا كان يغير موضعه في الفضاء بتغير الزمن.
تعرف الحركة :
بأنها التغير المستمر في موضع الجسم .
أو هي تغير موضع الجسم في الفضاء بتغير الزمن.
والحركة الكلية للجسم تحددها معرفة حركة جميع الدقائق داخل الجسم.
ولذلك ينظر لأي جسيم على أنه مكون من عدد كبير جدا من الدقائق ، وحركة هذه الدقائق بمجموعها هي التي تحدد حركة الجسيم ولهذا السبب فإننا نعد كل دقيقة واقعة داخل الجسم جسيما ماديا صغيرا جدا يسمى الدقيقة المادية.
ويمكن تقسيم الحركة إلى ثلاثة أنواع هي :
1 – الحركة في بعد واحد.
مثل حركة سيارة في خط مستقيم .
2 – الحركة في بعدين.
مثل حركة المقذوفات والحركة الدائرية.
3 – الحركة في ثلاثة أبعاد.
مثل حركة التيار الكهربي في سلك حلزوني.

وإننا خلال دراستنا سنتعرض فقط للنوع الأول والثاني من الحركة .
أنواع الحركة :
1 – حركة انتقالية.
2 – حركة دورانية.
أولا : الحركة الانتقالية :
وفيها يتحرك الجسم بين نقطتين تسمى الأولى نقطة البداية ، وتسمى الثانية نقطة النهاية ، وبذلك يغير الجسم موضعه في الفضاء مع الزمن.
ومن أمثلتها :
1 – الحركة في خط مستقيم.
مثل تدحرج الكرة في مستوى مائل، أو حركة سيارة في خط مستقيم.
2 – حركة المقذوفات .
مثل قذف كرة إلى أعلى.
ثانيا : الحركة الدورانية :
وهي الحركة التي تكرر نفسها على فترات زمنية متساوية.
ومن أمثلتها :
1 – الحركة في مسار دائري .
مثل حركة الكواكب حول الشمس ، وحركة الالكترونات حول نواة الذرة ، حركة سيارة حول دوّار .
2 – الحركة الاهتزازية .
مثل حركة البندول البسيط.
هل القوة عنصر ضروري للحركة ؟ كيف؟
هل حركة جسم ما دليل على وجود قوة مؤثرة فيه ؟ وضّح ذلك ببعض الأمثلة.
إن الاعتقاد بوجود علاقة ما بين القوة والحركة أمر تقودنا إليه مشاهداتنا وخبراتنا اليومية .
مثل :
حصان يجر عربة .
رياح تحرك قارب شراعي.
نلاحظ من الأمثلة أن الحركة تصاحبها قوة مؤثرة ، أي إنه لتحريك جسم ما لابد من التأثير عليه بقوة باستمرار وإلا توقف عن الحركة بعد فترة قصيرة.
هل أن القوة والحركة عنصران متلازمان؟ أي أن وجود أحدهما يعني وجود الآخر وإنعدام أحدهما يعني انعدام الآخر. وضّح ما تقول.
يمكن للحصان أن يشد العربة ورغم ذلك تبقى العربة ساكنة .
يمكن لطالب أن يدفع جدار الصف دون أن يتحرك الجدار .
في هذه الأمثلة توجد قوة مؤثرة في الجسم ولكنها لا تسبب حركة للجسم.
الخلاصة:
إن القوة يمكنها أن تسبب حركة في الجسم ، ولكن انعدام الحركة لا يعني بالضرورة انعدام القوة ، كما أن وجود قوة مؤثرة لا يعني بالضرورة إحداث حركة.
هل توجد حركة بدون قوة؟ وضّح ما تقول.
آراء ارسطو:
ارتبطت القوة بالحركة على مدى تاريخ طويل ، ولقد كان يظن من قبل أن الحركة تحتاج لقوة لاستمرارها وأنها تكلف طاقة.
أي أن الحالة الطبيعية للأجسام هي حالة السكون أو عدم الحركة ، لأن التجربة كانت تظهر أن أي جسم يتحرك على الأرض بدون أن تؤثر عليه أي قوة ظاهرة فإنه يتوقف تلقائيا.
فمنذ عصر أرسطو كان العلماء يعرفون أن القوة ضرورية لتحريك جسم ما ساكن ، وكانوا يعتقدون أنه لابد من بقاء القوة مؤثرة على الجسم لكي يظل متحركا ، فإذا رفعت القوة زال تأثيرها وتوقف الجسم عن الحركة.
اعتقد الفيلسوف الاغريقي ارسطو أن الحالة الطبيعية للجسيم هي حالة السكون.
بالرغم من عدم صحة هذا الاعتقاد إلا أن الكثير من المشاهدات العملية توحي بذلك وحيث أن قوى الاحتكاك موجودة باستمرار أثناء حركتنا اليومية يظهر لنا بأننا بحاجة دائما لقوة من أجل المحافظة على حركة أي جسم متحرك. بينما يبدو لنا أننا لا نحتاج لشيئ لإبقاء جسم في حالة سكون.
إن هذا التفسير هو الذي قاد ارسطو لاعتقاده بأن الحالة الطبيعية للجسم هي حالة السكون وأن حالة الحركة بسرعة منتظمة يجب إنشاؤها.
نجد أن الحالة الأولى تتفق مع مشاهداتنا اليومية، فنحن نعرف أن الجسم الساكن لا يتحرك من تلقاء نفسه ، وإنما يحتاج إلى قوة لتحركه.
الخلاصة :
لابد من وجود قوة ثابتة تؤثر في الجسم لكي يحافظ على حركته بسرعة منتظمة.
وأن الجسم المتحرك يتوقف تماما عن الحركة في حالة انقطاع القوة المسببة لها.
ولكن هل صحيح أن الجسم المتحرك ، يحتاج إلى قوة ليظل متحركا؟
وما الذي يجعل الجسم المتحرك يتوقف بعد فترة؟
لخص آراء ارسطو في الحركة.
آراء جاليليو:
ما سبب توقف الأجسام عن حركتها؟
لو استطعنا التخلص من الاحتكاك نهائيا! فمتى وأين سيقف الجسم المتحرك؟
جاء العالم جاليليو جاليلي في القرن السابع عشر الميلادي ،وقد أكد على أهمية إجراء التجارب واستخدام المعادلات الرياضية في وصف الظواهر الطبيعية ، كما أجرى العديد من التجارب التي أرسى بها قواعد علم حركة الأجسام.
ولقد بنى جاليليو ملاحظاته على تجارب أجراها على حركة الأجسام الملساء فوق سطح أفقي أملس ،ومثل هذه التجارب التي لا يمكن توافر شروطها تماما في الواقع تسمى تجارب ذهنية وهي كثيرا ما أدت إلى تطورات مهمة في علم الفيزياء.
وقد استنتج جاليليو من مثل هذه التجارب أنه في الحد الذي يتلاشى فيه الاحتكاك تماما ، تنعدم كل مقاومة خارجية للحركة ويستمر الجسم متحركا بسرعة ثابتة دون توقف.وعليه فإن الحركة في خط مستقيم بسرعة ثابتة تعتبر طبيعية مثل حالة السكون تماما ، إذ لا يحتاج أي منهما لمؤثر خارجي ، ولقد جاءت هذه الاستنتاجات مخالفة لما كان يظن من قبل في عصر ارسطو.
أدرك جاليليو الخلل في تفسير أرسطو وذلك بأن نقل وضع الجسم في ظل الاحتكاك إلى إلى حالة مثالية خالية من الاحتكاك.
ولقد لاحظ أن كرة صلبة ملساء تستمر في حركتها على سطح أفقي أملس بمجرد أن تبدأ بالحركة ، واستنتج أن سرعة الكرة تظل ثابتة بنفس السرعة التي بدأت بها.
وبالتالي فقد وجد أن الحالة طبيعية إذا كانت الكرة في حالة سكون أو في حالة حركة بسرعة منتظمة في خط مستقيم ما لم تؤثر عليها قوة خارجية.
إن وجود وسط خال من الاحتكاك كان حالة مثالية بالنسبة لجاليليو ، ولكن ذلك أصبح ممكنا الآن حيث تدور المركبات الفضائية في وسط ينعدم فيه الاحتكاك تقريبا. وكذلك الحركة فوق طبقة رقيقة من الهواء كما في الوسادة الهوائية.
الوسادة الهوائية:
هي وسيلة لتقليل قوى الاحتكاك بين الجسم المتحرك والسطح إلى أقل قيمة لها.
وفيها يندفع تيار من الهواء في أنابيب خاصة، وعند خروج الهواء من الثقوب الموجودة بالسطح العلوي فإنها تحدث وسادة هوائية تقلل من قوى احتكاك الجسم بسطح المعدن إلى أقل قيمة.
وعند تحريك الجسم على الوسادة الهوائية ويترك فإننا نلاحظ أنه يبقى متحركا في خط مستقيم وبسرعة ثابتة.
الخلاصة :
إن الجسم الساكن يجب أن تؤثر عليه قوة لكي تحركه ، وكذلك الجسم المتحرك يجب أن تؤثر عليه قوة لكي توقفه ، فإذا لم تؤثر عليه قوة ( تعيق حركته مثل قوة الاحتكاك ) استمر في حركته في نفس الاتجاه.
أي أن الجسم المتحرك يلزم له قوة لكي توقفه ، فإذا لم توجد هذه القوة استمر في حركته على خط مستقيم.
أوضح جاليليو أن الجسم المتحرك على الأرض يخضع لقوة معاكسة لحركته وهي قوة الاحتكاك التي تعمل على إبطاء حركة الجسم حتى يتوقف تماما.
إن قوة الاحتكاك هي المسئولة عن توقف الأجسام المتحركة وليس غياب أو اضمحلال القوة الأصلية التي سببت الحركة.

قوة الاحتكاك: هي قوة إعاقة تحدث عند تحريك أو محاولة تحريك جسم على جسم آخر ملامس له.
لو استطعنا التخلص من الاحتكاك نهائيا فمتى وأين سيقف الجسم المتحرك؟
ليمكننا التخلص من قوى الاحتكاك نهائيا ، ولكن يمكن الحد منها إلى درجة كبيرة.
استنتج جاليليو أنه في غياب قوة الاحتكاك فإن الجسم المتحرك يستمر في حركته وبسرعة منتظمة في خط مستقيم دون الحاجة إلى قوة لتحركه .