التأثير المتبادل للقوى الخارجية والداخلية
عندما يسلط الرياضي قوة على الأرض للنهوض إلى الأعلى فهذا يعني أن رد فعل الأرض سيساوي القوة المسلطة ويعاكسه في الاتجاه، ومن المعلوم لدينا أن اتجاه الوزن (وزن الرياضي) دائما إلى الأسفل كتوضيح لمفهوم جذب الأرض للأشياء فان اتجاه رد فعل الأرض سيكون إلى الأعلى أي بمعنى أن الرياضي عندما يؤثر بقوة إلى الأرض فان الأرض سيرد ذلك إلى الأعلى أي إن رد الفعل سيكون بالاتجاه الموجب ومع اتجاه قوة العضلات أي:
رد الفعل = قوة العضلات
وبما أن وزن الجسم في اتجاه معاكس لرد الفعل فإننا نستطيع أن نستنتج أن:
رد الفعل = قوة العضلات – وزن الجسم
ولتوضيح ذلك في مثال، لو أدى الرياضي حركة ثني مفصلي الركبتين من الوقوف بشكل غير مبالغ فيه (انسيابي) فهذا يعني تغلب وزن الجسم على قوة العضلات وافتراضا أن وزن الرياضي كان 1000 نيوتن وكانت قوة العضلات في لحظة الثني 800 نيوتن فان علامة رد الفعل ستكون سالبة لان:
رد الفعل = قوة العضلات – وزن الجسم
رد الفعل = 800 – 1000
رد الفعل = - 200 نيوتن
ونستنتج من ذلك أن رد الفعل سيكون اقل من وزن الجسم في حالة الثني وبالضبط سيكون (1000-200=800 نيوتن وهذه ملاحظة مهمة لتفسير بعض منحنيات دالة القوة-الزمن)، أما إذا عكسنا الحالة أي إن الرياضي سيمد مفصلي الركبتين من وضع الجلوس فللتغلب على وزن الجسم الذي مقداره 1000 نيوتن نحتاج إلى 1200 نيوتن (افتراضا) فان علامة رد الفعل ستكون موجبة لان:
رد الفعل = قوة العضلات – وزن الجسم
رد الفعل = 1200 – 1000
رد الفعل = 200 نيوتن
ونستنتج من ذلك أن رد الفعل سيكون اكبر من وزن الجسم في حالة المد وبالضبط سيكون (1000+200=1200 نيوتن) وكما موضح في الشكل المرقم(1)
الشكل (1)
ومن ذلك نستنتج أيضا إن رد فعل الأرض سيكون صفرا أو قريبا إلى الصفر إذا تساوت قوة العضلات مع وزن الجسم وسوف لن تكون هناك علامة (موجبة أو سالبة لرد الفعل) مما يؤشر أو يدل على الثبات أو الاستقرار وهذا يوضح أيضا عدم استطاعة الأطفال من الوقوف على القدمين في سن مبكرة بسبب ضعف العضلات ( تغلب وزن الجسم على قوة العضلات)
يمكننا الاستفادة من ذلك في قانون نيوتن الثاني لمعرفة التعجيل أو العجلة:
القوة = الكتلة × التعجيل
|
التعجيل |
= |
ــــــــــــــــــ |
|
الكتلة |
ولو عوضنا عن القوة برد الفعل
|
رد الفعل |
||
|
التعجيل |
= |
ــــــــــــــــــ |
|
الكتلة |
ومن معلوماتنا أعلاه فان رد الفعل = قوة العضلات – وزن الجسم
فان:
|
قوة العضلات – وزن الجسم |
|
|
||
|
التعجيل |
= |
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ |
|
بوحدة م/ثا2 |
|
الكتلة |
|
|
مثال :
ما مقدار التعجيل (محسوبة بوحدة م/ثا2) لجسم وزنه 800 نيوتن يسلط على الأرض قوة مقدارها 870 نيوتن .
الحل:
|
|
|
قوة العضلات – وزن الجسم |
|
التعجيل |
= |
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ |
|
|
|
الكتلة |
نجد الكتلة من خلال قسمة وزن الجسم على الجذب (9.81 م/ثا2)
|
|
|
|
|
الكتلة |
= |
ــــــــــــــــــ |
|
|
|
التعجيل |
|
|
|
800 |
|
الكتلة |
= |
ــــــــــــــــــ |
|
|
|
9.81 |
الكتلة = 82 كغم تقريبا
|
|
|
870 – 800 |
|
التعجيل |
= |
ـــــــــــــــــــــــ |
|
|
|
82 |
|
|
|
70 |
|
التعجيل |
= |
ــــــــــــــ |
|
|
|
82 |
التعجيل = 0.85 م/ثا2بما أن التعجيل موجب فان الجسم في حالة مد
ويمكننا من خلال ملاحظة الشكل المرقم(2) أن نتوقع الخط البياني للتعجيل، إذ يتضح لاعب الوثب الطويل (العريض) في حالتين على لوحة الارتقاء الحالة الأولى الهبوط والثانية الانطلاق (نرسم من مشط اللاعب خطا عموديا وهميا إلى الأعلى فيكون في حالة الارتكاز الأمامي عندما يكون الخط الوهمي أمامه وبالعكس يكون في حالة الارتكاز الخلفي عندما يكون الخط خلفه)، وبما إن اللاعب يثني ركبته بعد هبوطه على لوحة الارتقاء فالخط البياني سيكون بالاتجاه السالب
شكل (2)
أما إذا كان الدفع على سطح الأرض بشكل مائل مثلما هو واضح في مرحلة الارتكاز الخلفي (الشكل المرقم 2) فان القوة تتحلل إلى مركبتين (إذا كانت تمر بمركز كتلة الجسم) احديهما المركبة الأفقية والتي ستتعامل مع اتجاه الحركة إذ سيكون رد الفعل بعكس اتجاه الحركة أي لا تتعامل مع وزن اللاعب، والمركبة الأخرى ستكون عمودية وهي مثلما مر سابقا، أي:
|
قوة العضلات |
|
||
|
التعجيل الأفقي |
= |
ـــــــــــــــــــــ |
على الأغلب فان التعجيل الأفقي سيتعامل مع قوة الاحتكاك والذي تم إهماله |
|
الكتلة |
|
|
قوة العضلات – وزن الجسم |
||
|
التعجيل العمودي |
= |
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ |
|
الكتلة |
وعن طريق قانون فيثاغورس يمكننا من إيجاد المحصلة للتعجيل
برجاء ذكر المصدر حتى تعم الفائدة :المكتبة الرياضية الشاملة : التأثير المتبادل للقوى الخارجية والداخلية
المقالات التي قد تهمك أيضا:
