القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء

كتابة ربا عبدالله - تاريخ الكتابة: 9 يونيو 2021 , 11:06
القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء

القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء هي قوة محددة سنتناولها في هذه المقالة وبالتفصيل، حيث عند سقوط الأجسام فإنها تتأثر بمجموعة من القوة، وهي وزن الجسم وهذه قوة تعمل باتجاه الأسفل، وناتجة عن تأثير مجال جاذبية الأرض على كتلة الجسم، بالإضافة إلى مقاومة الهواء حيث أنها قوة احتكاكية تعمل في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم، فمن هذا المنطلق سنتعرف على القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء.

القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء

القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء هي السرعة الحدية أو السرعة النهائية، والسرعة النهائية هي السرعة التي يسقط فيها جسم ما عبر وسيط (عادة ما يكون الهواء) ولا تزداد سرعته، وتحدث السرعة الحدية في الوقت الذي تكون فيه قوة الجاذبية المسماة بالوزن نفس القوة المعاكسة لمقاومة الهواء أو الاحتكاك، بمعنى آخر أن السرعة الحدية أو السرعة النهائية هي النقطة التي لا تزداد عندها السرعة (سرعة تحرك الجسم الساقط)، وإن قوة الجاذبية مطروحًا منها قوة السحب (أو مقاومة الهواء) تساوي صفرًا؛ ويستمر الجسم في السقوط بثبات حتى تصبح مقاومة الهواء كبيرة جدًا بحيث تساوي الجاذبية ولا يمكن أن يسقط الجسم بشكل أسرع.، وتعتمد السرعة النهائية على عوامل أخرى مثل الشكل ومنطقة المقطع العرضي إلى جانب الوزن. [1]

مثال على السرعة الحدية

تبلغ السرعة النهائية للقافز المظلي في موضع السقوط الحر من الأعلى إلى الأرض حوالي 195 كم / ساعة أي (122 ميلاً في الساعة أو 54 م / ث)، وهذه السرعة هي نهاية عملية التسارع، وتتوازن القوى على الجسم مع بعضها البعض بشكل وثيق أكثر مع اقتراب السرعة النهائية، ففي 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 الجسم

هناك قوتان رئيسيتان تؤثران على سقوط الجسم في مراحل مختلفة من سقوطه وهما وزن الجسم وهذه قوة تعمل باتجاه الأسفل، وناتجة عن تأثير مجال جاذبية الأرض على كتلة الجسم، والقوة الثانية التي تؤثر على سقوط الجسم هي مقاومة الهواء حيث هذه قوة احتكاكية تعمل في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم؛ وعند سقوط جسم ما هناك ثلاث مراحل يمر بها قبل أن يصطدم بالأرض، وهذه المراحل تكون على النحو الآتي: [2]

  • في البداية يتسارع الجسم لأسفل بسبب وزنه، وتكون مقاومة الهواء قليلة جدًا وهناك قوة محصلة تعمل باتجاه الأسفل، ويكون التسارع ثابتًا عندما يكون الجسم قريبًا من الأرض.
  • مع زيادة السرعة يظل وزن الجسم كما هو ولكن مقاومة الهواء عليه تزداد وتكون هناك قوة محصلة تعمل باتجاه الأسفل.
  • في النهاية يتم موازنة وزن الجسم بمقاومة الهواء ولا توجد قوة ناتجة ويصل الجسم إلى سرعة ثابتة وهذا ما يعرف بالسرعة النهائية أو السرعة الحدية.

اقرأ أيضًا: هل تسقط جميع الاجسام بالسرعة نفسها

وفي ختام هذه المقالة نلخص لأهم ما جاء فيها حيث تم التعرف على القوة المعيقة المؤثرة في جسم يسقط في الهواء ، كما وتم عرض  مثال على السرعة الحدية، بالإضافة إلى أنه تم التطرق إلى مراحل سقوط الأجسام ، والقوة المؤثرة في الأجسام المتساقطة.

المراجع

  1. ^ kids.kiddle.co , Terminal velocity facts for kids , 8/6/2021
  2. ^ bbc.co.uk , Falling and stopping , 8/6/2021
63 مشاهدة