الفيزياء

ما هي الفيزياء وراء الكرات المرتدة؟

ما هي الفيزياء وراء الكرات المرتدة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يمكننا جميعًا أن ننظر إلى ذكريات طفولتنا ونجد بشكل أو بآخر كرة مرتدة. سواء كان الأمر يتعلق برمي الأطواق مع الأصدقاء أو رمي كرة التنس على الحائط بينما كنا على الأرض ، فقد لعبنا جميعًا بهذه الألعاب المرتدة.

بينما بالنسبة لمعظم الناس ، تعتبر الكرات كائنات متواضعة إلى حد ما ، إلا أنها في الواقع تعمل كنقطة انطلاق مثيرة للاهتمام في التعرف على العديد من الظواهر الفيزيائية المثيرة للاهتمام. التسارع والسرعة والطاقة. يمكنك تعلم كل شيء عندما تبدأ في النظر إلى الفيزياء وراء الكرات المرتدة.

في أي كرة ترتد ، هناك سبع مراحل أساسية يمكن كسر الحركة فيها أثناء حركتها ، قبل وأثناء وبعد فحص التأثير.

دعونا نحلل فيزياء الكرات المرتدة.

في البداية ، سننظر إلى المراحل السبع المبسطة لارتداد الكرة متجاهلًا أي قوة خارجية غير الجاذبية. سنقوم بتفصيل كل خطوة بالتفصيل أدناه باستخدام المعادلات ، ولكن إذا كنت بحاجة إلى رؤية أعمق ، فإن الفيديو أدناه سيقسم ذلك أيضًا.

المرحلة 1: السقوط

المرحلة الأولى هي بداية كل كرة ترتد حيث يتم تحويل الطاقة الكامنة من ارتفاع الكرة إلى طاقة حركية من خلال التسارع بسبب الجاذبية. في حالة مبسطة ، تتماشى الكرة مع قوة الجاذبية ، والتي تشير دائمًا إلى الأسفل مباشرةً. على الأرض ، هذه العجلة بسبب الجاذبية 9.8 م / ث(ز = 9.8 م / ث2). هذا يعني ، في جوهره ، أنه في كل ثانية من السقوط ، ستتسارع سرعة الكرة بمقدار 9.8 م / ث.

المرحلة 2: الاتصال الأولي

مرحلة الاتصال الأولية هي بالضبط ؛ عندما تتلامس الكرة بالكاد مع سطح الأرض. سيستمر السقوط تحت تأثير تسارع الجاذبية ، ولكن الآن ، ستؤثر قوة طبيعية من سطح الأرض ، تعارض القوة بسبب الجاذبية ، على الكرة. المرحلة الثالثة: تباطؤ / تسارع سلبي.

بعد التأثير الأولي ، تتباطأ الكرة بسرعة أو تتسارع في اتجاه سلبي. لا تزال سرعة الكرة تتجه نحو الأسفل بينما تتشوه ، لكن التسارع على الكرة يبدأ في الرجوع إلى الأعلى حيث تغلب قوى التفاعل على الجاذبية. كل هذا يعني أن الكرة تندفع على الأرض بقوة أكبر من وزنها ، لذلك يجب أن يشير التسارع إلى الأعلى.

المرحلة 4: أقصى تشوه

بعد مرحلة التباطؤ ، وصلت الكرة إلى أقصى تشوه. عند هذه النقطة ، تكون السرعة صفرًا ، ويشير متجه التسارع إلى أعلى. هذه هي أدنى نقطة على الكرة ، وكذلك أقصى نقطة مشوهة لها. إذا افترضنا أن الكرة مرنة تمامًا وتجاهلنا فقد الطاقة الأخرى مثل الصوت والحرارة ، فإن الكرة سترتد مرة أخرى إلى ارتفاع هبوطها الأصلي بعد هذه النقطة.

المرحلة الخامسة: الارتداد الأولي

تبدأ هذه المرحلة رحلة الكرة إلى حيث بدأت. متجهات السرعة والتسارع تشير إلى نفس الاتجاه ، مما يعني الحركة الصعودية. تكون الكرة أقل تشوهًا من مرحلة التشوه القصوى ، وبسبب مرونتها ، فإنها تضغط الآن على السطح بقوة أكبر من وزنها. هذا ما سيجعل الكرة ترتد لأعلى.

المرحلة 6: ارتداد الاتصال الصفري

عند الارتداد الصفري ، لم تعد الكرة مشوهة وبالكاد تلامس السطح ، بشكل أساسي عند نقطة واحدة فقط. تقوم السرعة بتحريك الكرة لأعلى ، ولكن عند هذه النقطة ، يتحول التسارع لمعارضة متجه السرعة.

ذات صلة: 9 أشياء تم اختراعها لتحدي الفيزياء

هذا لأنه لم يعد هناك أي قوة ناتجة عن مرونة الكرة التي تدفع على السطح ، مما يعطيها تسارعًا للأعلى. التسارع الناتج عن الجاذبية ، والذي يندفع إلى أسفل ، سيكون الآن القوة الوحيدة المؤثرة على الكرة في نظام مثالي.

المرحلة 7: الارتداد الكامل

عند الارتداد الكامل ، تركت الكرة السطح ، ولا يزال متجه سرعتها يشير إلى الأعلى ، على الرغم من الانكماش المستمر بسبب التسارع أو التباطؤ بسبب الجاذبية. بعد هذه الخطوة ، الكرة التي تصل إلى ذروتها في خطوة جديدة ، حيث يكون متجه السرعة صفرًا ، والقوة الوحيدة المؤثرة عليها هي الجاذبية.

تمت إضافة المتغيرات والحالات الخاصة في فيزياء الكرة المرتدة

تم تبسيط حالة الكرة المرتدة أعلاه لإزالة أي قوى أخرى مثل مقاومة الهواء ، والمرونة غير الكاملة ، والدوران ، والاحتكاك ، والقوة من الرمية الأولية ، من بين أمور أخرى. كل هذا يعني أن فيزياء الكرة الارتدادية تصبح أكثر تعقيدًا من هنا.

عندما يكون للكرات أي دوران ، كما يحدث عادة عند رميها ، وعندما لا يكون السطح الذي تضربه عديم الاحتكاك ، فإن دوران الكرة ينعكس من قبل إلى بعد الاصطدام. هذا بسبب قوة الاحتكاك. بافتراض وجود بعدين من أجل النظرية ، يمكنك ملاحظة التفاعل أدناه.

عندما تصطدم الكرة بالدوران في اتجاه واحد ، فإن قوة الاحتكاك F تعارض دوران الكرة. أو بالأحرى ، تكون قوة الاحتكاك دائمًا معاكسة لاتجاه سرعة الانزلاق بين الكرة الدوارة والسطح. نظرًا لأن قوة الاحتكاك معاكسة لدوران الكرة ، فإنها تدور حول الكرة في الاتجاه الآخر. كما أنه يتسبب في انحراف مسار ارتداد الكرة في اتجاه قوة الاحتكاك. بعبارات مبسطة ، عندما تدور الكرة في اتجاه واحد عندما تصطدم بجدار ، فإن الاحتكاك بين الكرة والجدار يتغلب على الدوران لدرجة أنه يعكس اتجاه دورانها.

لا يحدث انعكاس الدوران هذا إذا لم تكن الكرة ومعامل الاحتكاك بالجدار مرتفعين بدرجة كافية. يختلف معامل الاحتكاك باختلاف المادة والسطح وهو في الأساس رقم يشير إلى مدى قابلية السطح أو المادة.

في سيناريوهات الحياة الواقعية غير المثالية ، تفقد الكرات المرتدة طاقتها وتتوقف في النهاية. كل هذا بسبب القوى التي تجاهلناها في المثال الأول. عندما تصطدم الكرة بجدار أو سطح ، فإنها تُحدث ضوضاء ، وهي فقدان الطاقة من ارتداد الكرة. كما سيولد قدرًا من الحرارة وفقدانًا آخر للطاقة. سيؤدي الاحتكاك من الجدار إلى فقدان الطاقة بالإضافة إلى مقاومة الهواء أثناء تحرك الكرة. من حيث الجوهر ، لن يكون للكرة أبدًا نفس القدر من الإمكانات أو الطاقة الحركية التي حصلت عليها مباشرة بعد رميها أو قبل أن تضرب سطحًا ، اعتمادًا على السيناريو.


شاهد الفيديو: قام باستفزاز برشلونة بهذه الحركة بعد الريمونتادا فكان الرد قاسيا من طرف مـيسي. فيديو يستحق المشاهدة (قد 2022).