الوسم: الوضع

عندما يحدث تصادم بين جسمين منعزلين( أو أكثر ) قد يحدث التصادم

بصور مختلفة من حيث انخفاض( بقاء ) الطاقة الحركية للجسمين. ومن هذا المنطلق ينبغي التفريق بين نوعين من التصادم هما:

أ- التصادم المرنElastic collision

وهو التصادم الذي تُحفظ فيه كمية الحركة والطاقة الحركية للجسمين المتصادمين ( أو للأجسام المتصادمة).

ب – التصادم غير المرن Inelastic collision

وهو التصادم الذي تُحفظ فيه كمية الحركة ولكن لا تحفظ الطاقـة الحركية للجسمين المتصادمين (أو للأجسام المتصادمة)

وهكذا فإن كمية الحركة كمية منخفضة بالنسبة لجميع أنواع التصادم، سواءً كان مرناً أو غير مرن. أما الطاقة الحركية للأجسام المتصادمة فتحفظ فقط للتصادم المرن، ولكن لا تحفظ للتصادم غير المرن.

ويوجد صنفان من التصادم غير المرن هما التصادم غير المرن التام والتصادم غير المرن.

التصادم غير المرن التام Perfectly inelastic collision

في هذا التصادم يلتصق الجسمان المتصادمان ( أو الأجسام المتصادمة) بعد التصادم، أي أنهما يتحركان بنفس السرعة النهائية، أي أن:

v1 = v2 = v

أما في التصادم غير المرن العادي، فيتحرك كل جسم بعد التصادم بسرعته المحسوبة من قانون انخفاض كمية الحركة:

m1vo1 + m2 vo2 = m1 v1 + m2 v2

طاقة الوضع وقانون الحفاظ على الطاقة

على ضوء مفهوم الطاقة الحركية لجسم متحرك فأن طاقة حركة الجسم تتغير عندما يبذل شغل على الجسم. اما الان فسنذكر نوعاً آخر من أنواع الطاقة الميكانيكية وهو طاقة الوضع .

ويمكن لطاقة الوضع أن تتحول إلى طاقة حركة أو إلى بذل شغل. وتجدر الإشارة هنا إلى أن أنواع القوى التي درسناها هي إما قوة عجلة الجاذبية الأرضية (Fg) أوقوة الاحتكاك (f) أوقوة الشد (T) أوالقوة المؤثرة الخارجية (Fapp)، هذه القوى تقسم إلى نوعين، إما قوى محافظة أو قوى غير محافظة . فإذا كان الشغل الناتج عن قوة ما لا يعتمد على المسار فإن هذه القوة تكون محافظة، أما إذا كان الشغل يعتمد على المسار فإن هذه القوة تكون غير محافظة.

الطاقة المحافظة

تكون الطاقة محافظة عندما يكون الشغل المعمول بواسطة قوة العاملة على جسم يتحرك بين نقطتين, غير متعلق بمسار هذا الجسم

محصلة الشغل التي تتم بواسطة القوة المحافظة على الجسم هو صفر, عندما يتحرك الجسم في “مسار مغلق” اي يعود الى نقطة الانطلاق.

تعتبر قوة الجاذبية الأرضية مثالاً على القوة المحافظة، فعند نقل جسم من موضع إلى آخر فإن الشغل المبذول يعتمد على القوة mg وعلى الإزاحة بين نقطتي البداية والنهاية، ولا يعتمد الشغل على المسار فإذا كانت نقطة البداية والنهاية لها نفس الارتفاع عن سطح الأرض فإن الشغل يكون صفراً.

كما وأن القوة الاسترجاعية للزنبرك قوة محافظة حيث أن الشغل يعتمد على نقطتي البداية والنهاية فقط ولا يعتمد على المسار، وقد لاحظنا في الفصل السابق أن الشغل المبذول بواسطة الزنبرك يساوي صفراً في حركة الزنبرك دورة كاملة حيث يكون فيها نقطة النهاية هي العودة إلى نقطة البداية.

قد وجدنا انه عندما يكون الشغل معمول عن طريق قوة محافظة فانه لا يتعلق بمسار الجسم, لهذا يمكننا تعريف القيمة الفيزيائة التي هي التغيير في طاقة الوضع (دلتا U)

وهو معرف:

علمنا سابقاً أن الشغل يساوى التغير في طاقة الحركة، ولكن إذا تحرك جسم تحت تأثير قوة محافظة مثل قوة عجلة الجاذبية الأرضية إزاحة محددة فإن الشغل هنا يعتمد على نقطتي البداية والنهاية ولا يعتمد على المسار. وهنا لا نستطيع القول أن الشغل يساوى التغير في طاقة الحركة. فمثلاً إذا حاول شخص رفع كتلة ما من سطح الأرض إلى ارتفاع معين قدره h فإن هذا الشخص سيبذل شغلاً موجباً مساوياً لـ mgh لان القوة التي بذلها في اتجاه الحركة، ولكن من وجهة نظر الجسم فإنه بذل شغلاً سالباً قدره -mgh وذلك لأن قوته (وزنه) في عكس اتجاه الإزاحة، هذا الشغل السالب يدعى طاقة الوضع التي اكتسبها الجسم عند تحريكه من نقطة إلى أخرى تحت تأثير قوة محافظة (قوة عجلة الجاذبية الأرضية).

لنفترض وجود جسم يتحرك في بعد واحد x تحت تأثير قوة محافظة Fx, فإن الشغل المبذول بواسطة القوة يساوي التغير في طاقة حركة الجسم.

W = K = – U

K = – U

K + U = (K+U) = 0

وهذا قانون الحفاظ على الطاقة ويمكن كتابته على الشكل التالي:

Ki + Ui = Kf + Uf

عندما يحدث تصادم بين جسمين منعزلين( أو أكثر ) قد يحدث التصادم

بصور مختلفة من حيث انخفاض( بقاء ) الطاقة الحركية للجسمين. ومن هذا المنطلق ينبغي التفريق بين نوعين من التصادم هما:

أ- التصادم المرنElastic collision

وهو التصادم الذي تُحفظ فيه كمية الحركة والطاقة الحركية للجسمين المتصادمين ( أو للأجسام المتصادمة).

ب – التصادم غير المرن Inelastic collision

وهو التصادم الذي تُحفظ فيه كمية الحركة ولكن لا تحفظ الطاقـة الحركية للجسمين المتصادمين (أو للأجسام المتصادمة)

وهكذا فإن كمية الحركة كمية منخفضة بالنسبة لجميع أنواع التصادم، سواءً كان مرناً أو غير مرن. أما الطاقة الحركية للأجسام المتصادمة فتحفظ فقط للتصادم المرن، ولكن لا تحفظ للتصادم غير المرن.

ويوجد صنفان من التصادم غير المرن هما التصادم غير المرن التام والتصادم غير المرن.

التصادم غير المرن التام Perfectly inelastic collision

في هذا التصادم يلتصق الجسمان المتصادمان ( أو الأجسام المتصادمة) بعد التصادم، أي أنهما يتحركان بنفس السرعة النهائية، أي أن:

v1 = v2 = v

أما في التصادم غير المرن العادي، فيتحرك كل جسم بعد التصادم بسرعته المحسوبة من قانون انخفاض كمية الحركة:

m1vo1 + m2 vo2 = m1 v1 + m2 v2

اخوكم : احمد ..