قانون نيوتن الأول
| English | العربية |
|---|---|
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | القصور الذاتي |
| mass/mæs/ | الكتلة |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | الاتزان |
اسحب منديل الطاولة — الأطباق تظل في مكانها
- أخرج منديل الطاولة بسرعة وتتحرك الأطباق بقليل جداً.
- إنها "تريد" البقاء في مكانها — هذا الامتناع عن تغيير الحركة هو القصور الذاتي.
- قانون نيوتن الأول: الجسم يحافظ على سرعته إلا إذا acting عليه محصلة قوى.
- عند السكون يبقى ساكناً؛ وفي الحركة يواصل التحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة.
القصور الذاتي والكتلة
- القصور الذاتي هو مقاومة الجسم لأي تغيير في حركته.
- الكتلة هي مقياس للقصور الذاتي — كلما زادت الكتلة، صعب تسريعها أو إبطائها أو تغيير مسارها.
- شاحنة محملة أصعب بكثير في التوقف من دراجة هوائية بنفس السرعة.
- القصور الذاتي هو السبب في انحناء جسدك للأمام عند فرامل السيارة: جسمك يحافظ على سرعته.
مقاومة الجسم لتغيير حركته تسمى ____.
القصور الذاتي هو ذلك المقاومة، والكتلة هي مقياسه.
بنفس السرعة، أيهما أصعب في الإيقاف — وبالتالي له قصور ذاتي أكبر؟
زيادة الكتلة تعني زيادة القصور الذاتي. الشاحنة الثقيلة تقاوم الإيقاف أكثر بكثير من الدراجة الهوائية.
القوى المتوازنة تعني سرعة ثابتة
- إذا توازنت القوى المؤثرة على جسم، تكون المحصلة صفراً.
- محصلة صفر ⇒ تسارع صفر ⇒ سرعة ثابتة (حالة اتزان).
- "في السكون" هو مجرد حالة خاصة للسرعة الثابتة تساوي صفراً.
- لذا لا حاجة لقوة لـ استمرار الحركة — فقط لتغيير الحركة.
توازن القوى
قلل القوة المطبقة الاحتكاك إلى الصفر وشاهد اختفاء محصلة القوى — سرعة ثابتة.
جسم محصل قوى عليه يساوي الصفر. ما الذي يجب أن يكون صحيحاً عن حركته؟
محصلة قوى صفرية ⟹ تسارع صفري ⟹ سرعة ثابتة. السكون هو الحالة الخاصة حيث تكون تلك السرعة صفراً.
صندوق يشعر بـ $8\ \text{N}$ لأعلى، $8\ \text{N}$ لأسفل، $5\ \text{N}$ لليمين و$5\ \text{N}$ لليسار. ما هي محصلة القوى، بـ $\text{N}$؟
كل زوج يلغي الآخر ($8-8=0$، $5-5=0$)، لذا محصلة القوى هي $0\ \text{N}$ — الصندوق في حالة توازن.
حدد جميع الأجسام التي في حالة توازن (محصلة قوى صفرية).
السكون وحركة السرعة الثابتة كلاهما يعني محصلة قوى صفرية. الكرة الساقطة تتسارع، لذا فهي ليست في حالة توازن.
الانزلاق إلى ما لا نهاية
- مركبة فضائية بعيدة عن أي نجم تقطع محركاتها وت漂移 على، دون تغيير، لسنوات.
- بدون احتكاك وبدون محصلة قوى، لا شيء يبطئها — القانون الأول بأبسط صورته.
- على الأرض، الاحتكاك ومقاومة الهواء هما "القوى الخفية" التي توقف الأشياء أخيراً.
- إزالة هذه العوامل (مثل الجليد أو الفضاء) وبس ببساطة تستمر الحركة.
الجسم المتحرك لا يحتاج قوة مستمرة لاستمرار حركته. الحدس القديم "الأشياء تتوقف إلا إذا استمرّ الدفع" يتعلق في الواقع بـ الاحتكاك الذي يعارض الحركة بصمت. أزل الاحتكاك ولا حاجة للدفع نهائياً.
الجسم المتحرك يحتاج إلى قوة أمامية مستمرة فقط ليبقى يتحرك بسرعة ثابتة.
لا حاجة لمحصلة قوى لإبقاء السرعة ثابتة. يبدو الأمر كذلك على الأرض فقط لأن الاحتكاك يعارض الحركة.
قرص هوك ينزلق على جليد غير محتك مع وجود قوى رأسية فقط: الوزن لأسفل والقوة العمودية لأعلى.
- هاتان القوتان متوازنتان، لذا المحصلة صفر.
- لذلك ينزلق القرص بسرعة ثابتة إلى ما لا نهاية — لا حاجة لدفع.
قانون نيوتن الأول: مع محصلة صفر، يحافظ الجسم على سرعة ثابتة (السكون هو الحالة الصفريّة). القصور الذاتي هو مقاومة ذلك التغيير، ويُقاس بـ الكتلة. الحركة تستمر وحدها؛ المحصلة ضرورية فقط لـ تغيير الحركة.