فيديو السؤال: قانون نيوتن الأول للحركة الفيزياء

أي من العبارات الآتية يصف على نحو صحيح قانون نيوتن الأول للحركة؟ (أ) يتحرك الجسم حتى تؤثر عليه قوة محصلة. (ب) لا يتحرك الجسم ما لم تؤثر عليه قوة محصلة. (ج) يتغير اتجاه حركة الجسم إذا أثرت عليه قوة محصلة. (د) لا تتغير سرعة الجسم ما لم تؤثر عليه قوة محصلة.

٠٦:٠٥

‏نسخة الفيديو النصية

أي من العبارات الآتية يصف على نحو صحيح قانون نيوتن الأول للحركة؟

لدينا هنا أربع عبارات؛ لذا دعونا نستعرضها واحدة تلو الأخرى ونر أي منها صحيح. العبارة الأولى: يتحرك الجسم حتى تؤثر عليه قوة محصلة. ما تنص عليه هذه العبارة هو أن الجسم سيستمر في الحركة. لنفترض أن لدينا هذا الجسم هنا، وهو كرة. ستستمر هذه الكرة في الحركة، لنقل بالسرعة ‪𝑣‬‏، حتى تؤثر عليها قوة محصلة. هل هذا صحيح؟

لا، فنحن لا نرى أجسامًا تتحرك حولنا باستمرار، أليس كذلك؟ إذا كان الجسم نفسه يتحرك بسرعة معينة بالفعل، فحينئذ تكون الطريقة الوحيدة لإيقاف حركته هي التأثير عليه بقوة محصلة. ولكن ماذا إن لم تؤثر القوة المحصلة عكس اتجاه السرعة، بل أثرت في اتجاه السرعة عوضًا عن ذلك؟

ستؤدي هذه القوة إلى زيادة سرعة الجسم. وأيضًا ماذا لو كان الجسم ساكنًا في البداية، أي لم يكن يتحرك؟ لا توجد قوة محصلة تؤثر على هذا الجسم؛ فهل يجب أن يبدأ الحركة؟ لا، هذه العبارة ليست صحيحة. وليست إجابة السؤال. لذا، دعونا ننتقل إلى العبارة الثانية.

تنص العبارة الثانية على أن الجسم لا يتحرك ما لم تؤثر عليه قوة محصلة. ما تنص عليه هذه العبارة هو أن لدينا جسمًا ساكنًا هنا، والطريقة الوحيدة لجعله يتحرك هي التأثير عليه بقوة محصلة.

إذا كان الجسم ساكنًا بالفعل وأثرنا عليه بقوة محصلة، فهذه هي الطريقة الوحيدة لتحريكه. لكن ماذا إن كان الجسم يتحرك بالفعل؟ قد يتحرك الجسم حتى إذا لم تكن هناك قوة محصلة تؤثر عليه. وما سيفعله هو الاستمرار في الحركة بالسرعة نفسها وفي الاتجاه نفسه. بعبارة أخرى، إذا كان الجسم يتحرك بالفعل، فلا نحتاج إلى التأثير عليه بقوة إضافية لإبقائه متحركًا. إذن هذه العبارة ليست صحيحة أيضًا. وليست إجابة السؤال. لذا، دعونا ننتقل سريعًا إلى العبارة الثالثة.

تنص العبارة الثالثة على أن اتجاه حركة الجسم يتغير إذا أثرت عليه قوة محصلة. ها هو الجسم يتحرك في اتجاه اليمين بالسرعة ‪𝑣‬‏. ونؤثر عليه بقوة محصلة، لنفترض أنها في هذا الاتجاه. ما سيفعله الجسم في هذه الحالة هو تغيير اتجاهه ليكون في اتجاه القوة. ومن ثم، تبدو هذه العبارة منطقية حتى الآن. لكن ماذا إن كان الجسم يتحرك في اتجاه اليمين بالسرعة ‪𝑣‬‏ وأثرنا عليه بقوة محصلة في نفس اتجاه سرعته؟ هل سيغير الجسم اتجاهه؟

لا، فكل ما سيفعله هو التسارع في اتجاه سرعته نفسه. وبذلك نكون قد وجدنا قوة محصلة محتملة تؤثر على الجسم ولا تغير اتجاهه. وعليه، فإن هذه العبارة ليست الإجابة الصحيحة أيضًا. إذن يبدو أن العبارة الرابعة هي الحل، لكن دعونا نناقشها للتأكد.

العبارة الرابعة: لا تتغير سرعة الجسم ما لم تؤثر عليه قوة محصلة. بالفعل، هذه الإجابة صحيحة. لنتناول الحالة الأولى حيث يكون الجسم ساكنًا؛ بعبارة أخرى، سرعته تساوي صفرًا.

الطريقة الوحيدة لكي يغير الجسم سرعته هي وجود قوة محصلة تؤثر عليه. لنفترض أن لدينا قوة محصلة تؤثر في اتجاه اليمين. سيتسارع الجسم الآن؛ أي ستزداد سرعته في اتجاه القوة. ومن ثم، ستكون للجسم سرعة ابتدائية في اتجاه اليمين. لكن ماذا إن كان لدينا جسم يتحرك بالفعل في اتجاه اليمين بسرعة ‪𝑣‬‏؟

ما سيفعله هذا الجسم إن لم نؤثر عليه بقوة محصلة هو أنه سيستمر في الحركة في الاتجاه نفسه بالسرعة نفسها. بعبارة أخرى، سيستمر في الحركة في اتجاه اليمين بالسرعة ‪𝑣‬‏ ما لم نؤثر عليه بقوة محصلة. ويمكن أن تؤثر هذه القوة المحصلة في هذا الاتجاه الذي رسمناه؛ ما يؤدي إلى إبطاء السرعة، أو قد تؤثر في الاتجاه نفسه؛ ما يؤدي إلى زيادة السرعة، أو قد تؤثر في أي اتجاه آخر، أيًّا كان الاتجاه الذي نريده.

فهذه القوة تنتج عجلة في اتجاه القوة. لكن انتظر، هذا غير منطقي. قد نقول إننا نريد دحرجة الجسم على الأرضية. لنفترض أننا بدأنا في دحرجته نحو اليمين بالسرعة ‪𝑣‬‏. ماذا سيحدث؟

تستمر الكرة في الحركة، ثم تتباطأ وتتوقف. لكن العبارة تنص على أنه إذا لم تكن هناك قوة محصلة، فستظل السرعة كما هي، وستظل الكرة تتحرك نحو اليمين. إذن ما الذي نستنتجه؟ نستنتج أن ثمة قوة محصلة تؤثر على الجسم في هذه الحالة. الاحتكاك بين الكرة والسطح هو الذي يبطئ الكرة، ليس ذلك فحسب، بل مقاومة الهواء أيضًا.

فالكرة تتحرك عبر هواء، وهذا الهواء ينشئ مقاومة تؤدي إلى إبطاء الكرة بدرجة أكبر. ومن ثم، يصعب للغاية تهيئة ظروف على الأرض حيث لا تؤثر قوة محصلة على الجسم، ولهذا السبب يبدو لنا دائمًا أننا نحتاج إلى التأثير بقوة على الدوام لضمان استمرار حركة الجسم. لكننا لا نحتاج إلى ذلك في الواقع. إذا لم توجد قوة محصلة على الجسم، فسيستمر في الحركة في الاتجاه نفسه بالسرعة نفسها. لكن كما ذكرنا من قبل، من الصعب جدًّا تهيئة هذه الظروف على الأرض.

ومع ذلك، يمكننا اختبار هذا في الفراغ حيث لا توجد مقاومة هواء أو احتكاك، وأيضًا لا توجد قوة جاذبية لتؤثر بقوة محصلة. فإذا أطلقنا مركبة فضائية إلى الفضاء ثم أوقفنا تشغيل محركها بحيث لا تؤثر عليها قوة محصلة ولا قوة جاذبية ولا مقاومة هواء ولا احتكاك، فستظل المركبة تتحرك في الاتجاه نفسه بالسرعة نفسها. ومن ثم، يبدو أننا قد وجدنا الإجابة النهائية. أصح وصف لقانون نيوتن الأول للحركة هو أن سرعة الجسم لا تتغير ما لم تؤثر عليه قوة محصلة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.