قوانين نيوتن وحياتنا اليومية
قد تعرفنا سويا على القوانين الثلاثة الأساسية التى إكتشفها نيوتن وفهم من خلالها كيف تتحرك الأجسام فى الكون وقد صاغ هذه القوانين بشكل يمكننا من حساب حركة الأجسام وتوقع مساراتها بشكل دقيق.
إذا كنت تريد معرفة المزيد ما هى القوانين التى تصف حركة كل شئ فى الكون؟
وهنا نستعرض بعض الأمثلة التى تشرح تلك القوانين ومدى فعاليتها فى حياتنا اليومية تلك القوانين التى مر عليها أكثر من 300 عام.
إذا نظرنا للأرض التى تسبح فى الفضاء حول الشمس سنجد أنه حسب القانون الأول ستستمر الأرض فى الحركة فى خط مستقيم, أما القانون الثانى للحركة سيتسبب فى وقوع الأرض داخل الشمس بسبب قوة جاذبية الشمس لها, وطبقا للقانون الثالث فإن الأرض ستحدث قوة جاذبية على الشمس مساوية ومعاكسة لقوة جاذبية الشمس, وطالما أن كتلة الشمس أكبر بكثير من كتلة الأرض فإن قوة جاذبية الأرض ستكون مهملة ولكن التأثير على حركة الأرض سيكون هائل.
القانون الأول يريد للأرض أن تتحرك فى خط مستقيم والثانى يريد للأرض أن تقع مباشرة فى قلب الشمس والنتيجة أن الأرض ستتبع مساراً بين هذين الخيارين فلا هى تتحرك بعيدا عن الشمس ولا هى تقع فى قلبها وهذا هو السبب فى أن الأرض تدور حول الشمس.
وهذا الأمر ينطبق على حركة جميع الأفلاك السماوية من النجوم والكواكب فتجد أن السرعه والجاذبية يعملان فى تناغم لتبقى الأجسام فى مدارات محدده.
ولكن ما هى التطبيقات لهذه القوانين على الأرض؟
كلنا يعرف الدراجات الهوائية ويستمتع بركوبها, ولكن لم نفكر كثيرا فى ألية عملها وكيف تدور إلى اليمين و إلى اليسار هذا بسبب القانون الثانى, فأنت تولد قوة على العجلات التى تتحرك فى شكل دائرى عندما تميل إلى اليمين أو إلى اليسار, عندما تتحرك العجلات فى شكل دائرى وتؤثرعليها قوه عمودية بزاوية 90 درجه عند الميلان فإن كل نقطه على العجلات تتحرك فى نفس إتجاه حركتها السابق ما يولد شكل جديدا من الحركة للعجلات تكون بزاوية منحنية وهذا ما يحافظ على توازنك وعدم سقوطك بالدراجة, ولذلك هذه الحركة لن تكون فعالة إذا توقفت العجلات عن الدوران.
أما فى حالات الطقس عندما تتكون منطقة يكون ضغط الهواء فيها منخفض ولنفترض أن هذه المنطقة شمال خط الإستواء فإن جزيئات الهواء حول هذا المنطقة منخفضة الضغط ستواجه قوة سحب إلى مركز المنطقة وعند تحركها إلى المركز ستنحرف جزيئات الهواء التى تواجه قوة ضغط من الشمالى عن الجزيئات التى تواجه قوة ضغط أكبر من الجنوبى وهنا يحدث الدوران ويتحول إلى إعصار, وهذا هو السبب فى دوران الإعاصير عكس عقارب الساعه فى النصف الشمالى للكرة الأرضية ومع عقارب الساعه فى النصف الجنوبى للكرة الأرضية.
إن إستعطت إستغلال القوة فإنك تحصل على الحركة التى تريدها لننظر إلى الطائرة المروحية فإن الطائرة حين تبذل قوة على الشفرات لتدور فإنه حسب القانون الثالث ستبذل الشفرات نفس المقدار من القوة وعكس إتجاهها على جسم الطائرة مما يحتم على جسم الطائرة أن يدور بنفس سرعة الشفرات وعكس إتجاهها ولكن لماذا لا يحدث ذلك؟ الإجابة ببساطه بسبب مرحة الذيل التى تولد قوة بدفع الهواء عكس إتجاه دوران جسم الطائرة ما يحافظ على حركتها للأمام وبهذه المروحه يستطيع الطيار التحكم فى الطائرة بتوجيهها يميناً ويساراً.
أما مبدأ القوة التى تولدها مروحة الذيل بدفعها للهواء هو نفس المبدأ الذى تعمل به الشفرات الرئيسية لحمل الطائرة للأعلى والتحكم فى إرتفاعها, كما أنها تنطبق على المحركات النفاثة وكذلك الطيور جميع هؤلاء يعتمدون على نفس المبدأ فى الحركة وهو دفع الهواء بقوة فى الإتجاه المعاكس للحركتهم.
نجد بعد مرور أكثر من ثلاثمئة عام على هذه القوانين أنها تعمل بشكل رائع فى تفسير الحركة وكلما إستطعت تسخير القوى بشكل أدق حصلت على الحركة التى تريدها فهذه القوانين تتنبأ بحركة الأجسام بشكل دقيق.
ولكن هناك نوع من القوى لها خصائص غريبة وهى الجاذبية, من المعروف أنه لو تعرض جسمين مختلفين فى الكتلة لنفس القوة فإن الجسم الأخف يتسارع بشكل أكبر.
أما فى حالة الجاذبية فإنها تبذل قوة أكبر على الأجسام الأكبر كتلةً من الأجسام الأخف كتلةً هذا هو السبب فى سقوط جميع الأجسام بنفس السرعه بغض النظر عن كتلتها, وبالرغم من ذلك نجد بعض الأجسام تقع أسرع من الأخرى وهذا فقط بسبب مقاومة الهواء, فمقاومة الهواء تؤثر بشكل مختلف على الأجسام وهذا مبدأ عمل المظلات.
أما إذا قمت بتفريغ الهواء من حجرة ما وقمت بإلقاء ريشة وكرة بولينج فى نفس الوقت ستسقطان على الأرض فى نفس اللحظة.
وهنا لم تستطع قوانين نيوتن تفسير طريقة العمل الغريبة لقوة الجاذبية حتى جاء شاب عبقرى فى أوائل القرن العشرين وقدم تفسيرات مذهلة وهو ألبرت أينشتاين.
وهذا ما سنتكلم عنه فى مواضيع قادمة إن شاء الله.
0 التعليقات:
إرسال تعليق