القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء
قوة العائق التي تؤثر على سقوط الجسم في الهواء هي قوة محددة سنناقشها بالتفصيل في هذه المقالة ، لأنه عندما تسقط الأجسام ، فإنها تتأثر بمجموعة القوة ، وهي وزن الجسم وهذه هي القوة التي يعمل باتجاه الأسفل ناتج عن تأثير مجال جاذبية الأرض على كتلة الجسم ، بالإضافة إلى مقاومة الهواء حيث أنه قوة احتكاكية تعمل في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم ، من هذا النقطة سوف نعرف قوة الانسداد المؤثرة على الجسم الساقط في الهواء.
القوة التقييدية المؤثرة على جسم يسقط في الهواء
المحتويات
القوة المحددة التي تؤثر على جسم يسقط في الهواء هي السرعة النهائية أو السرعة النهائية ، والسرعة النهائية هي المعدل الذي يسقط به الجسم عبر وسط (عادة ما يكون الهواء) ولا تزيد سرعته ، وتحدث السرعة النهائية عند قوة الجاذبية يسمى الوزن هو نفس القوة.عكس مقاومة الهواء أو الاحتكاك ، بمعنى آخر ، السرعة النهائية أو السرعة النهائية هي النقطة التي لا تزداد عندها السرعة (سرعة حركة الجسم الساقط) ، وقوة الجاذبية ناقص قوة السحب (أو مقاومة الهواء) صفر ؛ يستمر الجسم في السقوط بثبات حتى تصبح مقاومة الهواء كبيرة جدًا بحيث تساوي الجاذبية ولا يمكن أن يسقط الجسم بشكل أسرع. تعتمد السرعة النهائية على عوامل أخرى مثل الشكل والمقطع العرضي وكذلك الوزن. [1]
مثال على السرعة النهائية
تبلغ السرعة النهائية للقافز المظلي في السقوط الحر من الأعلى إلى الأرض حوالي 195 كم / ساعة (122 ميلاً في الساعة أو 54 م / ث) ، وهذه السرعة هي نهاية عملية التسارع ، والقوى على توازن الجسم مع اقترابهم من السرعة النهائية ، في هذا المثال يتم الوصول إلى سرعة 50٪ من السرعة النهائية بعد حوالي 3 ثوانٍ فقط على سبيل المثال ، بينما يستغرق 8 ثوانٍ للوصول إلى 90٪ ، و 15 ثانية للوصول إلى 99٪ وهكذا. [1]
مراحل سقوط الجسد
هناك قوتان رئيسيتان تؤثران على سقوط الجسم في مراحل مختلفة من سقوطه ، وهما وزن الجسم ، وهي قوة تعمل في اتجاه الأسفل ، وهي نتيجة لتأثير مجال الجاذبية في الجسم. الأرض على كتلة الجسم ، والقوة الثانية التي تؤثر على سقوط الجسم هي مقاومة الهواء ، حيث إنها قوة احتكاكية تعمل في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم. عندما يسقط الجسم فإنه يمر بثلاث مراحل قبل أن يصطدم بالأرض ، وهذه المراحل هي كالتالي: [2]
- في البداية ، يتسارع الجسم إلى أسفل بسبب وزنه ، وتكون مقاومة الهواء منخفضة جدًا وهناك قوة صافية تعمل لأسفل ، ويكون التسارع ثابتًا عندما يكون الجسم قريبًا من الأرض.
- مع زيادة السرعة ، يظل وزن الجسم كما هو ، لكن مقاومة الهواء تزداد ، وهناك قوة صافية تعمل لأسفل.
- في النهاية يتم موازنة وزن الجسم بمقاومة الهواء ولا توجد قوة ناتجة ويصل الجسم إلى سرعة ثابتة وهذا ما يسمى السرعة النهائية أو السرعة الطرفية.
اقرأ أيضًا: هل تسقط كل الأشياء بنفس السرعة؟
في ختام هذه المقالة نلخص أهم ما ورد هناك ، حيث تم تحديد قوة العرقلة التي تؤثر على جسم يسقط في الهواء ، وتم تقديم مثال على السرعة النهائية ، بالإضافة إلى خطوات سقوط الأجسام ، والقوة التي تؤثر على الأجسام الساقطة.
مراجع
- ^ kids.kiddle.co ، حقائق السرعة الطرفية للأطفال ، 8/6/2021
- ^ bbc.co.uk ، Fall and Stop ، 6/8/2021