بحث حول إتزان الأجسام الصلبة امثلة على الأجسام المتزنة بحث حول الاتزان وشروط الاتزان
أهلاً بكم طلاب وطالبات في موقع باك نت يسرنا بزيارتكم أن نقدم لكم من البحوث العلمية ملخص بحث حول الأجسام المتزنة في مادة الفيزياء وهو بحث حول إتزان الأجسام الصلبة امثلة على الأجسام المتزنة
الإجابة هي
إتزان الأجسام الصلبة
المقصود بالجسم الصلب هو الجسم المتماسك الذي تكون أجزاؤه مثبتة بعضها ببعض، بحيث يحتفظ بشكل ثابت عند التأثير عليه بقوة خارجية، ونتيجة لتماسك الجسم الصلب فإنه إذا أثرت فيه قوة خارجية عند نقطة ما ، فإن تأثيرها ينتقل بالتساوي إلى كل أجزائه.
وكان اسحق نيوتن أول من وصف حالة الأجسام الحركية عندما تكون محصلة القوى المؤثرة عليها تساوي الصفر وفي هذه الحالة يقال عن الجسم أنه متزن . والجسم المتزن اما ان يكون ساكنا اومتحركا بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم ، ما لم تؤثر عليه قوة تجبره على تغيير حالته الحركية .
ومن الأمثلة على الأجسام المتزنة :
أ- الكتاب الموضوع فوق منضدة أفقية.
حيث يؤثر وزنه إلى أسفل وقوة رد الفعل إلى أعلى وتلغي إحدى القوتين تأثير الأخرى ويكون الجسم ساكنا .
ب- مركبة تتحرك بسرعة ثابتة على خط مستقيم أفقي :
حيث تؤثر قوة المحرك في اتجاه الحركة بينما تؤثر في الاتجاه المعاكس قوة الاحتكاك . وفي حال كون المركبة تتحرك بسرعة ثابتة فإن قوة الاحتكاك تساوي قوة المحرك .
ج- الطائرة الموضحة في الشكل :
حيث يؤثر على الطائرة الوزن إلى أسفل وقوة الرفع على الأجنحة إلى أعلى وعندما تتحرك الطائرة بسرعة ثابتة فإن قوة دفع المحرك تتساوى مع مقاومة الهواء وتتحرك الطائرة بسرعة ثابتة في خط مستقيم .
السرعة الحدية ( Terminal Speed) عندما يسقط مظلي من الطائرة، فإنه يتسارع إلى اسفل تسارعا موجبا، وهذا معناه زيادة في سرعته والتي تؤدي إلى زيادة في مقاومة الهواء له، حتى تتساوى قوة مقاومة الهواء له مع وزنه ، فإذا كان يزن (500 نيوتن ) فإن مقاومة الهواء تزداد لتصل إلى ( 500 نيوتن ) عندئذ يتوقف عن
التسارع ويصل إلى أقصى سرعة ثابتة والتي تسمى السرعة الحدية وهي تساوي تقريبا ) 60م / ث ) إلا أنها تعتمد على عوامل عديدة مثل حالة الطقس وحجم المظلي وشكله ووزنه.
يمكن تصنيف الأجسام عندما تؤثر عليها القوى إلى أجسام متماسكة وأجسام غير متماسكة . والجسم المتماسك هو الجسم الذي لا تتغير أبعاد نقاطه الهندسية عند تأثير القوى عليه ، مثل كرة معدنية أو قطعة من الخشب ... أما الجسم غير المتماسك فهو الجسم الذي تتغير أبعاد نقاطه الهندسية عندما تؤثر عليه قوة مثل كرة عجين ، أو طين رطب ...
- حاول أن تنهض ............
ستظن اني امزح معك اذا قلت لك اني سأجلسك على الكرسي بحيث لا تستطيع النهوض منه مرة أخرى بعد ذلك علما باني لن اربطك اليه .......
حسنا اجلس كما يجلس الفتى في الصورة , أي بصورة معتدلة , دون ان تدفع قدميك تحت الكرسي , والان حاولان تنهض .. انك لن تستطيع النهوض مهما بذلت من قوة عضلية مالم تدفع قدميك تحت الكرسي او تحني جذعك الى الامام .....
-
ولكي تدرك سبب ذلك دعني اخبرك عن الاتزان الاجسام بصورة عامة ... ان الجسم المنتصب لا ينقلب على الارض بتاتا , اذا كان الخط العمودي النازل من مركز ثقله مارا بقاعدته
ولذلك لا بد وان تقلب الاسطوانة في الشكل مالم تكن مساحة قاعدتها أكبر من التي في الصورة بحيث يمر الخط العمودي النازل من مركز ثقل الاسطوانة في القاعدة ...
مثال واضح للجميع لماذا لا يسقط برج بيزا الشهير المائل ..- لهذا لسبب -(( ان الخط العمودي من مركز ثقله يمر بقاعدته )) وسبب آخر ثانوي وهو عمق اسس هذا البرج.
والشخص الواقف لا يسقط لان مركز ثقله يمر بالمساحة الخارجية لقدميه ...
هل لفت نظرك ذلك المنظر الغريب للشخص الذي يحمل على رأسه حملا ؟؟
عندما يحمل الشخص حملا على رأسه يضطر الى أن نصب رأسه وقامته لان اي انحراف بسيط يهدد بخروج مركز الثقل (( الذي يكون في هذه الحالة اكثر ارتفاعا مما هو عليه في الوضع الطبيعي )) عن محيط القاعدة وعندئذ سيختل التوازن ...
بالعودة الى تجربة الكرسي ان مركز ثقل جذع الشخص الجالس يقع داخل الجسم , قرب العمود الفقري , على ارتفاع 20 سم عن السُّرة ... نرسم من هذه النقطة خطا عموديا الى الاسفل ... فنرى ان الخط يمر تحت الكرسي وراء القدمين .... ولكي يستطيع الانسان النهوض عليه ان يمرر العمود بين رجليه ...
وهذا يعني انه عند نهوضنا يجب ان ندفع صدرنا الى الامام فنزيح بذلك مركز الثقل , او ان نحرك رجلينا الى الامام لكي نجعل القاعدة تقع تحت مركز الثقل ونحن نفعل ذلك عادة عندما ننهض عن الكرسي ... ولكن ان لم يسمح لنا ان نفعل هذا او ذلك فسيكون النهوض متعذرا كالتجربة السابقة ...
اتزان الأجسام الصلبة
يمكن تصنيف الأجسام عندما تؤثر عليها القوى إلى أجسام متماسكة وأجسام غير متماسكة .
والجسم المتماسك هو الجسم الذي لا تتغير أبعاد نقاطه الهندسية عند تأثير القوى عليه ، مثل كرة معدنية أو قطعة من الخشب ...
أما الجسم غير المتماسك فهو الجسم الذي تتغير أبعاد نقاطه الهندسية عندما تؤثر عليه قوة مثل كرة عجين ، أو طين رطب ...
الجسم المتماسك:
هو الجسم الصلب الذي تكون جميع أجزاؤه مثبتة بعضها ببعض بحيث يحتفظ بشكل ثابت عند التأثير عليه بقوى خارجية.
ونتيجة لتماسك الجسم الصلب ، فإنه إذا أثرنا عليه بقوة خارجية عند نقطة منه ، فإن تأثيرها ينتقل بالتساوي إلى كل أجزائه.
إذا أثرت قوة على جسم - نقطة مادية - فإن النقطة المادية تنتقل من مكانها في اتجاه القوة ، ويقال أن القوة أحدثت حركة انتقالية للنقطة ، وتتوقف هذه الحركة على اتجاه القوة ، ونقطة تأثير القوة في الجسم.
وبشكل عام إذا أثرت قوة على جسم ما حر الحركة فإن حركته بوجه عام هي مزيج من حركتين معا ، حركة يقوم بها الجسم ككل وهي حركة انتقالية - انسحابية - ، وحركة دورانية يمكن أن يقوم بها الجسم حول محور.
ويؤدي تطبيق قوة وحيدة على الجسم إلى تغير في حركته الانتقالية والدورانية في آن واحد .
وقد يؤدي تطبيق عدة قوى على الجسم في آن واحد إلى أن تكافئ هذه القوى بعضها بعضا ، مما يؤدي إلى عدم حصول تغير في حركة الجسم الانتقالية أو الدورانية .
وإذا أثرت في الجسم ثلاث قوى مستوية وغير متوازية فإنه يجب أن تكون محصلة أية قوتين منها مساوية ومعاكسة للقوة الثالثة إذا أردنا للجسم أن يكون متزنا ، أي يجب أن تلتقي القوى الثلاث في نقطة واحدة.
ونقول في هذه الحالة أن الجسم في حالة اتزان .
وهذا يعني أن الجسم ككل إما أن يبقى في حالة سكون أو إنه يتحرك في خط مستقيم وبسرعة منتظمة.
الاتزان :
يقال عن الجسم الصلب إنه متزن إذا كان ساكنًا ، أو إذا كان يتحرك بسرعة منتظمة - سرعة ثابتة - في خط مستقيم ، وذلك عندما تتحقق شروط الاتزان .
مثل : كتاب على طاولة ، مروحة معلقة في سقف الغرفة ، سيارة تتحرك بسرعة منتظمة في خط مستقيم.
شروط الاتزان :
يتزن الجسم الصلب الخاضع لتأثير قوتين عندما تكون القوتان متساويتان مقدارا ومتعاكستان اتجاها ، ولهما نفس خط العمل.
الشرط الأول للاتزان :
عندما يكون الجسم في حالة اتزان فإن محصلة القوى المؤثرة عليه تكون مساوية للصفر.
ق = صفر
ولذلك لابد أن يكون محصلة القوى المؤثرة رأسيا وأفقيا يساوي صفر . أي أن
ق س = صفر
ق ص = صفر
وهذا الشرط يضمن الاتزان الانتقالي للجسم.
الشرط الثاني للاتزان :
لابد أن يكون للقوتين المؤثرتين المتوازيتين نفس خط العمل ، أي لابد أن تكون القوى المتوازية متلاقية في نقطة واحدة.
عز = صفر
وهذا الشرط يضمن الاتزان الدوراني للجسم.
الاتزان الاستاتيكي :
الاتزان الديناميكي :
الاتزان الانتقالي :
يكون الجسم في حالة اتزان انتقالي ، وليس في حالة اتزان دوراني عندما تكون القوتان المؤثرتان متساويتان مقدارا ومتضادتان اتجاها ويكون خط
عملهما مختلف .
ق = صفر
عز = صفر
الاتزان الدوراني :
حالات الاتزان الاستاتيكي :
توجد للاتزان الاستاتيكي ثلاث حالات أو درجات من الثبات وهي تعرف كالتالي :
الحالة الأولى :
الاتزان المستقر :
وهو للأجسام المستقرة في توازنها .
وفيه إذا دفع الجسم لإبعاده عن حالة الاتزان فإنه يعود إليه مرة ثانية .
مثل كتاب موضوع على سطح طاولة ، فإنه إذا رفع أحد أطرافه قليلا ثم ترك فإنه يعود إلى حالته الأولى .
الحالة الثانية:
الاتزان غير المستقر :
وهو للأجسام التي لها اتزان غير مستقر - قلق - .
وفيه إذا دفع الجسم لإبعاده عن حالة الاتزان فإنه يبتعد عنها نهائيا .
مثل دفع كرسي يستقر على رجلين فقط فإنه ينقلب عند دفعه.
الحالة الثالثة:
الاتزان المحايد - المتعادل -:
وفيه إذا دفع الجسم لإبعاده عن حالة الاتزان فإنه ينتقل لحالة اتزان جديدة ، ولا يرجع للحالة الأولى ، ولايبتعد الجسم عن حالة الاتزان إلا بقدر ما
يفرض عليه .
مثل اسطوانة موضوعة على طاولة .
الخلاصة :
ان الجسم الصلب يتزن تحت تأثير مجموعة من القوى ، إذا كانت هذه القوى مستوية ومتلاقية في نقطة ، ومحصلتها تساوي صفر .
أما إذا كانت القوتان المؤثرتان في الجسم متوازيتين ومتساويتين ومتضادتين في الاتجاه ، فإن الجسم لا يتزن بل يكتسب حركة دورانية مع أن محصلة هاتين القوتين تساوي صفر.
- الجسم المتماسك:
هو الجسم الصلب الذي تكون جميع أجزاؤه مثبتة بعضها ببعض بحيث يحتفظ بشكل ثابت عند التأثير عليه بقوى خارجية. ونتيجة لتماسك الجسم الصلب ، فإنه إذا أثرنا عليه بقوة خارجية عند نقطة منه ، فإن تأثيرها ينتقل بالتساوي إلى كل أجزائه.
إذا أثرت قوة على جسم - نقطة مادية - فإن النقطة المادية تنتقل من مكانها في اتجاه القوة ، ويقال أن القوة أحدثت حركة انتقالية للنقطة ، وتتوقف هذه الحركة على اتجاه القوة ، ونقطة تأثير القوة في الجسم. وبشكل عام إذا أثرت قوة على جسم ما حر الحركة فإن حركته بوجه عام هي مزيج من حركتين معا ، حركة يقوم بها الجسم ككل وهي حركة انتقالية - انسحابية - ، وحركة دورانية يمكن أن يقوم بها الجسم حول محور.
ويؤدي تطبيق قوة وحيدة على الجسم إلى تغير في حركته الانتقالية والدورانية في آن واحد . وقد يؤدي تطبيق عدة قوى على الجسم في آن واحد إلى أن تكافئ هذه القوى بعضها بعضا ، مما يؤدي إلى عدم حصول تغير في حركة الجسم الانتقالية أو الدورانية . وإذا أثرت في الجسم ثلاث قوى مستوية وغير متوازية فإنه يجب أن تكون محصلة القوى أية قوتين منها مساوية ومعاكسة للقوة الثالثة إذا أردنا للجسم أن يكون متزنا ، أي يجب أن تلتقي القوى الثلاث في نقطة واحدة.
ونقول في هذه الحالة أن الجسم في حالة اتزان . وهذا يعني أن الجسم ككل إما أن يبقى في حالة سكون أو إنه يتحرك في خط مستقيم وبسرعة منتظمة.
بحث حول الاتزان وشروط الاتزان تابع قراءة المزيد في الأسفل