قانون نيوتن الأول
| English | العربية |
|---|---|
| Newton's first law/ˈnjuːtnz fɜːst lɔː/ | قانون نيوتن الأول |
| net force/net fɔːs/ | القوة المحصلة |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | القصور الذاتي |
| translational equilibrium/trænˈsleɪʃənl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | التوازن الانتقالي |
| inertial reference frame/ɪˈnɜːʃl ˈrefrəns freɪm/ | إطار مرجعي قسري |
قرص هوكي لن يتوقف
- أزل قرص هوكي عبر جليد ناعم وسيطير طويلاً وبطيء جداً.
- اجعل الجليد عديم الاحتكاك تماماً وسيطير لأبد.
- لا شيء يحفظه في الحركة -- إنه يرفض التوقف بمفرده.
- هذا الرفض هو أحد أعمق المفاهيم في الفيزياء.
قانون نيوتن الأول
- قانون نيوتن الأول: يحافظ الجسم على سرعته الثابتة ما لم تؤثر عليه قوة محصلة.
- ساكن؟ يبقى ساكناً. متحرك؟ يحافظ على نفس السرعة والاتجاه.
- "لا قوة محصلة" لا تعني "لا حركة" -- بل تعني "لا تغير في الحركة."
جسم يتحرك بسرعة ثابتة يجب أن يكون لديه قوة محصلة غير صفرية تدفعه.
السرعة الثابتة تعني قوة محصلة صفرية. القوة مطلوبة فقط لتغيير السرعة، وليس للحفاظ عليها.
القصور الذاتي
- الخاصية التي تجعل الأجسام تقاوم تغيرات الحركة هي القصور الذاتي.
- كتلة أكبر تعني قصوراً ذاتياً أكبر -- شاحنة محملة أصعب بكثير في البدء أو الإيقاف من دراجة هوائية.
- القصور الذاتي هو السبب الذي يجعل القانون الأول صحيحاً.
أي جسم له أكبر قصور ذاتي?
يُقاس القصور الذاتي بالكتلة - سيارة $2000\ \text{kg}$ تقاوم تغيير الحركة أكثر من غيرها.
الاتزان الانتقالي
- عندما تكون القوة المحصلة صفراً، يكون الجسم في اتزان انتقالي.
- يشمل ذلك كلا الجسم الساكن والجسم المتحرك بسرعة ثابتة.
- لحل هذه المسائل، ضع $\sum F_x = 0$ و$\sum F_y = 0$.
متوازنة أم غير متوازنة?
وفقًا لقانون نيوتن الأول، حدد ما إذا كانت القوى المؤثرة على كل جسم متوازنة.
يُقال إن الجسم ذي القوة المحصلة الصفرية في حالة انتقالية ____.
قوة محصلة صفرية → توازن انتقالي، وهو يشمل السكون والسرعة الثابتة.
حدد جميع الحالات في التوازن الانتقالي (قوة محصلة صفرية).
السكون والسرعة الثابتة كلاهما يعنيان قوة محصلة صفرية. كرة ساقطة تتسارع، لذا فإن قوتها المحصلة ليست صفرية.
صندوق ثابت يُسحب لليمين بقوة $40\ \text{N}$ ولليسار بقوة $40\ \text{N}$. ما هي القوة الأفقية المحصلة (بالنيوتن)?
$40 - 40 = 0\ \text{N}$ - قوى متوازنة، لذا يبقى في حالة توازن (في السكون).
الأطر المرجعية القصورية
- القانون الأول ينطبق فقط في إطار مرجعي قصوري -- وهو إطار غير متسارع.
- في حافلة تتباطأ، تميل للأمام بدون قوة تدفعك -- لأن الحافلة إطار غير قصوري.
- تُكتب الفيزياء من منظور الأطر المرجعية القصورية.
عندما يفرص الحافلة بشدة وتندفع للأمام، فقد دفعتك قوة للأمام.
لا توجد قوة للأمام - قصور ذاتي جسمك يحافظ على حركته بينما تتباطأ الحافلة (إطار غير قياسي) تحتك.
مبثقة معلقة بسكون من خيطين مائلين.
- هي في اتزان انتقالي، لذا القوة المحصلة تساوي صفراً.
- تتلاشى سحب الخيوط الأفقية، وسحبها الرأسي معاً يحمل وزن المصباح -- معادلتان، $\sum F_x = 0$ و$\sum F_y = 0$، تحلان الشدود.
السرعة الثابتة لا تستلزم قوة دفع. سيارة تسير بسرعة ثابتة $100\ \text{km/h}$ تكون قوتها المحصلة صفراً -- دفع المحرك يعادل بالضبط مقاومة الهواء والاحتكاك. القوة مطلوبة فقط لـ تغيير السرعة، وليس للحفاظ عليها.
قانون نيوتن الأول: تظل السرعة ثابتة ما لم تؤثر قوة محصلة -- الأجسام تقاوم التغير عبر قصورها الذاتي. صفر القوة المحصلة يعني الاتزان الانتقالي (ساكن أو سرعة ثابتة)، يُحل بـ $\sum F_x = 0$، $\sum F_y = 0$. ينطبق فقط في إطار مرجعي قصوري غير متسارع.