- أول شيء تحتاج إلى معرفته هو ما يعتبر سقوطًا حرًا.
- ثانيا، فهم مفهوم تسارع الجاذبية.
- وأخيرًا، ضع في الاعتبار صيغة حساب السرعة النهائية للجسم في حالة السقوط الحر.
✅أنواع السقوط الحر للحركات | أفضل شرح؟| الفيزياء
https://www.youtube.com/watch?v=it8qb20BkC8
مفاهيم السقوط الحر
https://www.youtube.com/watch?v=bwpcMSoLgEs
ما هو السقوط الحر؟
عند الإشارة إلى السقوط الحر، فإننا نشير إلى نوع الحركة التي يؤديها الجسم عندما لا يتعرض لأي نوع من القوة الخارجية. وهذا يعني أنه إذا كان جسم ما في حالة سكون على سطح ما ولم يتم تطبيق أي قوة عليه، فإنه بعد فترة سيبدأ في التحرك للأسفل بسبب قوة الجاذبية.
ما هو السقوط الحر وأمثلة عليه؟
السقوط الحر هو حركة الجسم عندما يتأثر فقط بالجاذبية. ولا يواجه الجسم أي قوى مقاومة، مثل احتكاك الهواء. وهذا يعني أنه في غياب القوى الخارجية، فإن الجسم الذي يسقط سقوطًا حرًا سوف يتسارع حتى يصل إلى السرعة النهائية. السرعة النهائية هي السرعة القصوى التي يمكن أن يصل إليها الجسم في حالة السقوط الحر. وذلك لأن قوة احتكاك الهواء تزداد مع زيادة السرعة، مما يمنع الجسم في النهاية من التسارع أكثر.
من الأمثلة النموذجية للسقوط الحر هو سقوط جسم من مبنى أو طائرة. شكل آخر من أشكال السقوط الحر هو سقوط رائد الفضاء في الفضاء بعيدًا عن أي كوكب أو جرم سماوي.
ما هو السقوط الحر وما هي صيغته؟
السقوط الحر هو الحركة العمودية لجسم لا يتأثر بأي قوة باستثناء الجاذبية. ولذلك، فإن صيغة السقوط الحر هي: vf = vi + gt حيث vf هي السرعة النهائية (بعد سقوط الجسم)، وvi هي السرعة الأولية (قبل سقوط الجسم)، وg هي تسارع الجاذبية، وt هو الوقت الذي فات.
ماذا يعني y في السقوط الحر؟
يمثل y السرعة العمودية للجسم في السقوط الحر. عندما يتحرك الجسم للأسفل، تزداد سرعته العمودية بسبب الجاذبية. يمثل y أيضًا تسارع الجسم، وهو ما يساوي الجاذبية.
ما هو السقوط الحر؟
يُعرّف السقوط الحر على أنه حركة جسم ما عبر الفضاء، حيث تؤثر فيه قوة الجاذبية فقط. وهذا يعني أن الجسم الذي يسقط سقوطًا حرًا لا يتعرض لأي قوى أخرى، مثل الهواء أو احتكاك السطح. وبالتالي، فإن الجسم الذي يسقط سقوطًا حرًا يتسارع باستمرار بسبب قوة الجاذبية.
السقوط الحر هو مفهوم مهم في الفيزياء، لأنه يسمح لنا بفهم حركة الأجسام في الفضاء وتأثير الجاذبية عليها. علاوة على ذلك، فإن السقوط الحر هو الأساس لدراسة ميكانيكية الأجسام المتحركة، حيث أن العديد من الحركات التي ندرسها في الفيزياء يمكن تبسيطها إلى حركة السقوط الحر.
على سبيل المثال، عندما نرمي كرة في الهواء، يمكننا أن نتجاهل احتكاك الهواء وتأثيره على حركة الكرة، ونفكر في حركة الكرة على أنها في حالة سقوط حر. بهذه الطريقة، يمكننا فهم حركة الكرة بشكل أفضل والتنبؤ بالمكان الذي ستهبط فيه.
كيف يحدث السقوط الحر؟
عندما يكون الجسم في حالة سقوط حر، لا توجد قوة أفقية تؤثر عليه. القوة الوحيدة المؤثرة على الجسم هي قوة الجاذبية، والتي تجعله يسقط عموديًا نحو الأرض.
قوة الجاذبية هي قوة جذب موجودة بين أي زوج من الأجسام الضخمة. هذه القوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتي الجسمين، وعكسيا مع مربع المسافة بينهما. قوة الجاذبية هي المسؤولة عن سقوط الأجسام نحو الأرض بدلاً من أن تطفو في الهواء.
يُعرف التسارع الناتج عن قوة الجاذبية بتسارع الجاذبية. جميع الأجسام، بغض النظر عن كتلتها، تواجه نفس تسارع الجاذبية في مجال جاذبية موحد. على الأرض، يبلغ تسارع الجاذبية حوالي 9,8 م/ث2. وهذا يعني أن أي جسم يسقط من ارتفاع متر واحد ستكون سرعته النهائية تساوي 9,8 m/s قبل اصطدامه بالأرض مباشرة.
تعتمد السرعة النهائية لأي جسم في حالة سقوط حر فقط على الارتفاع الذي سقط منه. الزمن الذي يستغرقه الجسم للوصول إلى سرعته النهائية هو نفسه بالنسبة لجميع الأجسام، بغض النظر عن كتلتها. وذلك لأن تسارع الجاذبية هو نفسه بالنسبة لجميع الأجسام.
على سبيل المثال، إذا قمت بإسقاط كرة من ارتفاع متر واحد، فسوف تصل إلى سرعتها النهائية في حوالي 0,5 ثانية. إذا قمت بإسقاط طاولة من نفس الارتفاع، فسوف تصل أيضًا إلى سرعتها النهائية في حوالي 0,5 ثانية. على الرغم من أن كتلة الطاولة أكبر بكثير من كتلة الكرة، إلا أن كلا الجسمين يتمتعان بنفس التسارع، وبالتالي يصلان إلى نفس السرعة النهائية.
ما هي قوانين السقوط الحر؟
تنص قوانين السقوط الحر على أنه في حالة عدم وجود احتكاك أو مقاومة للحركة، فإن جميع الأجسام ستسقط بنفس السرعة. تم وضع هذه القوانين بواسطة جاليليو جاليلي ولها أصولها في الفلسفة الأرسطية، التي رأت أن الأجسام الأثقل تسقط بشكل أسرع من الأجسام الأخف. ومع ذلك، اكتشف جاليليو أن هذا غير صحيح، وأنه في غياب المقاومة، فإن جميع الأجسام ستسقط بنفس السرعة. قوانين السقوط الحر هي:
1. تسقط جميع الأجسام بنفس السرعة في غياب الاحتكاك أو مقاومة الحركة.
2. تزداد سرعة الجسم في السقوط الحر مع مرور الزمن، وهذا التسارع ثابت.
3. المسافة التي يقطعها الجسم في حالة سقوط حر تتناسب طرديا مع مربع الزمن المنقضي.
صاغ جاليليو هذه القوانين من خلال تجاربه مع الأجسام المتساقطة من البرج. في إحدى تجاربه، قام جاليليو بإسقاط كرتين بأحجام مختلفة من أعلى تلة، فلاحظ أنهما ارتطمتا بالأرض في نفس الوقت. ومن هذه التجربة وأمثالها، استنتج جاليليو أن جميع الأجسام تسقط بنفس السرعة، بغض النظر عن كتلتها. كما أجرى تجارب قاس فيها المسافة التي يقطعها جسم يسقط سقوطا حرا بدلالة الزمن، ووجد أن المسافة تتناسب طرديا مع مربع الزمن.
بشكل عام، تنص قوانين السقوط الحر على أنه في حالة عدم وجود احتكاك أو مقاومة، فإن جميع الأجسام تسقط بنفس السرعة. وتستند هذه القوانين إلى تجارب جاليليو، التي أظهرت أن السرعة والمسافة التي يقطعها الجسم أثناء السقوط الحر تتناسب مع الزمن.
ما هي عواقب السقوط الحر؟
السقوط الحر هو الحركة الطبيعية لجسم ما عندما لا يتأثر بقوة الجاذبية. في غياب قوة الجاذبية، لن يتعرض الجسم الذي يسقط سقوطًا حرًا لأي تسارع، وبالتالي سيحافظ على سرعته الثابتة. ومع ذلك، في ظل وجود الجاذبية، فإن الجسم الذي يسقط سقوطًا حرًا سيواجه تسارعًا يساوي قوة الجاذبية. وذلك لأن كتلة الجسم تمنحه مقاومة للحركة، كما أن قوة الجاذبية تؤثر باستمرار على الجسم، مما يؤدي إلى تسارعه لأسفل.
عندما يكون الجسم في حالة سقوط حر، فإنه يشعر بالثقل بسبب التسارع الذي يتعرض له. ويعود هذا الشعور الثقيل إلى قوة الجاذبية التي تضغط على الجسم، مما يؤدي إلى تسارعه. إذا سقط جسم ما سقوطًا حرًا من ارتفاع عالٍ بدرجة كافية، فيمكن أن يصل إلى سرعة بحيث تكون قوة الجاذبية مساوية لمقاومة الهواء. وتسمى هذه السرعة السرعة النهائية. تعتمد السرعة النهائية على كتلة الجسم وشكله، بالإضافة إلى كثافة الهواء.
كيف يمكنك تجنب السقوط الحر؟
هناك عدة طرق لتجنب السقوط الحر. الأول هو استخدام المظلة. يمكن أن تساعد المظلة في إبطاء سقوطك وتسمح لك بالهبوط بأمان. هناك طريقة أخرى لتجنب السقوط الحر وهي القفز من جسم مرتفع، مثل مبنى أو جسر. سيساعد هذا أيضًا على إبطاء سقوطك. إذا قفزت من جسم مرتفع، تأكد من القفز في منطقة مفتوحة وعدم وجود أي عوائق في طريقك.
