كينماتيكا الحركة النسبية ( Relative motion )

كينماتيكا الحركة النسبية
( Relative motion )
*****************************


المحاضرة الثانية
محاضرات طلبة الدراسات العليا الماجستير
الأستاذ الدكتور حاجم شاني
العراق - جامعة البصره


* المحاور الإحداثية أ و النظام الاحداثي ( Coordinate systems )
عند دراسة حركة النجوم في السماء أو الأجسام الأخرى فأننا نكون معنيين بتحديد موضع وسرعة و تسارع الجسم و القوى المؤثرة عليه في كل لحظة من الزمن , فإذا قام شخص بمتابعة جسم ما ( نجم أو كوكب أو كرة قدم ) فأنه يحدد موضعه بالنسبة له فيقول أن الجسم يبعد عنه مسافة ما و باتجاه معين , و أذا أنتقل الجسم من مكانه فأنه يحدد بعده الجديد و اتجاهه الجديد في كل لحظة ومما لا شك أنه أذا كانت حركة الجسم في الفضاء عشوائية فأن تحديد المكان أو الموضع يصير موضعاً معقداً و عليه يمكن للشخص أو المراقب أن يعتمد اتجاهات ثابتة بالنسبة له و يحدد مواضيع الأجسام التي يدرسها بالنسبة لهذه الاتجاهات فيقرر مثلا اتخاذ الاتجاهات التالية : ( شرق – غرب – شمال – جنوب ) و أعلى و أسفل لتحديد موضع أي جسم في الفضاء فيقول مثلا ان الجسم يبعد عنه ( 3 م ) شرقا ( 7 م ) جنوبا و ( 4 م ) للأعلى وإذا تحرك الجسم من مكانه فان أبعاده الثلاثة المذكورة تتغير مع مرور الزمن و فق علامات معينة تحددها القوى المؤثرة على الجسم و لكن تحديد الاتجاهات بكلمات ( شرق او غرب او شمال او جنوب ) ليس عمليا تماما كم انه من الممكن ان يكون هناك اتجاهات أفضل للاستعمال عند دراسة حركة أجسام معينة لذا يفضل ان نعتمد اصطلاحا شبكة من ثلاثة محاور يطلق عليها اسم منظومة محاور إحداثية ( Coordinate systems ) حيث يكون فيها محور السينـــــــــــــــــــا ت ( X – axis) منطقيا على اتجاه ( شرق – غرب ) مثلا و محور الصادات ( Y – axis ) منطبقا على اتجاه شمال – جنوب ومحور العينات ( Z – axis ) منطقيا على اتجاه أعلى أسفل فعندئذ مقول ان موضع الجسم المذكور حاليا يعطى وفق المعطيات او المدلولات التي تمت الإشارة إليها بالإحداثيات الثلاثة حيث تعني الإشارة الموجبة نحو الشرق او الشمال أو للأعلى على الترتيب بينما تعني الإشارة السالبة نحو الغرب أو الجنوب أو الأسفل على الترتيب أيضا و تدعى الإحداثيات ( Z – Y – X ) إحداثيات ديكارتيكية كما في الشكل ( 1 ) .

/
/
/
/
/

أضافة الى ما تقدم فأنه لا تتم الحركة بالمعنى الميكانيكي الا اذا غير الجسم من مكانه بمرور فترة زمنية و لا يمكن ان نتبين هذا التغيير جيدا الا بالنسبة لجسم آخر , فمسافر الطائرة لا يستطيع تقدير سرعة الطائرة اذا كانت تطير طائرته و سط السحب مما يحجب عنه رؤية النجوم او الأرض و بذلك ينعدم وجــود نقطة إيضاح ( علامة نسبية ) يمكنه عن طريقها تحديد ومعرفة المسافة المقطوعة في الوحدة الزمنية و لذلك يختلف تسجيل حركة نقطة معينة على شيء معين اذا سجلناها او حددنا حركتها بالنسبة الى نقطة ايضاح ( علامة نسبية ) مختلفة في اتجاهات معينة .
مثال ذلك :
ثلاثة اشخاص يراقبون حركة معينة لسيارة تسير بسرعة ( 80 كم / ساعة ) بالنسبة لمستوى الأرض . فالشخص الأول ( أ ) الذي يسير في اتجاه بسرعة ( 30 كم / ساعة ) سوف يقدر متوسط سرعة السيارة عن طريق القياس النسبي بمقدار ( 50 / كم / ساعة ) .
اما الشخص الثاني ( ب ) فيقدر سرعتها بمتوسط مقداره ( 110 كم / ساعة ) لأنه يتحرك في نفس المستوى و لكنه يسير في الاتجاه العكسي , بينما الشخص الثالث ( جـ ) فسيقدر متوسط سرعة السيارة المذكورة بمقدار ( 80 كم / ساعة ) لأنه ثابت في مكانه

و يتضح مما سبق ان تقدير السرعة بالنسبة للعداء او السباح سيختلف باختلاف علامة الإيضاح التي يمثلها أعضاء الفريق المنافس او المتفرجين او خط النهاية , و لذلك نجد ان السباح او العداء الذي يسبح وا يدعو وحده يكون تقديره لسرعته كبيرا اذا جعل خط النهاية او المتفرج الثابت علامة إيضاح بالنسبة له , اما في حالة السباحة او العدو مع فريق منافس فانه يتخذ من هذا الفريق الذي يسبح معه في نفس الاتجاه علامة ايضاح تسير في نفس الاتجاه و بذلك يكون تقديره بسرعته النسبية دائما من سرعته في هذه الحالة فيحقق نتائج طيبة .
و لا تقتصر دراسة الحركة النسبية على دراسة السرعة او التعجيل فقط و لكنها تشمل أيضا دراسة الاتجاهات و تحديدها , فنحن نعلم مثلا ان حركة القدم لراكب الدراجة هي حركة دائرية و لكن الواقع إننا لا نراها كذلك الا عندما يركب شخص ما ويتحرك في نفس الاتجاه الذي يتحرك فيه راكب الدراجة بنفس السرعة تقريبا , اما الشخص الثابت على الرصيف فأنه سوف يراها كحركة تموجية

[align=center]
لمياء الديوان
ـــــــــــــــــــــــــ ــــــ
سلمتِ أختي

والله يعطيك العافية

مقال أكثر من رائع

بانتظار جديدك
ـــــــــــــــــــــــــ ــــــ
أخوكـ/خالد
[/align]

و الواقع انه لا يوجد شيء ساكن في الكون على الاطلاق بل ان كل ما فيه يتحرك , و لما كانت كل الحركات فيه نسبية فانه لابد لتمثيل أي حركة او وصفها بوضوح من قياسها نسبيا دائما الى شيء ثابت , و بالتالي فان الحركة المطلقة التي لا ترجع الى نظام قياسي نسبي معين لا معنى لها . حيث يتخذ مستوى الارض غالبا كنظام نسبي ثابت في الحركات الرياضية . و كذلك في الحياة العامة . فننسب حركة مقذوف مثلا الى الارض بينما الارض نفسها تتحرك بدورها , و على ذلك فان حركة المقذوف ليست حركة مطلقة دائما هي حركة نسبية .
ان كل ما تقدم يعتمد على النظرية النسبية لاينشتاين الذين وصنع نظريته النسبية على افتراضين أساسيين هما نسبية الحركة و سرعة الضوء الذي لا تتغير فقد كانت سرعة الضوء هي الأساس في بنائه الرياضي لأنها الشيء الوحيد المطلق .
و بصفة عامة فان تقدير الحركة يختلف باختلاف موضع و حركة هيكل الرصد و في النشاط الرياضي تلعب نسبية الحركة دورا هاما في تقدير الحركة و سرعتها و اتجاهها و له اهمية في تعيين الحركة و دراستها , و لغرض التاكد من ان أي جسم ما في حالة حركة فعلا تتم مقارنته او مقارنة موضعه بنقطة ثابته او جسم ثابت ( نظام نسبي ثابت ) و بعد مرور فترة زمنية يمكن التأكد من ابتعاد الجسم عن موضعه الأصلي ام لا عندئذ يمكن التاكد بان الجسم في حالة حركة و هذا يقودنا إلى أهمية نسبية الفراغ الذي تحدث فيه الحركة و لا يمكن ان يكون الفراغ مطلقا الا في حالة وجود جسم ثابت فيمكن الإحساس بحركة العداء نظرا لانتقاله من مكان الى مكان آخر أي ينتقل من خط البداية الى خط النهاية و كذلك يمكن الإحساس بحركة الثقل بعد رمية من يد الرامي و سقوطه على الارض بعد فترة زمنية محددة , و في المجال الرياضي يمكن الاستفادة من هذا المبدأ كما تمت الاشارة اليه سابقا فمثلا حركة العداء الذي يركض بمفرده لا يمكن مقارنة سرعته بمفرده الا اذا ركض بجانبه عداء آخر يساويه في المستوى , او يتفوق عليه و يختلف الإحساس بالحركة بين الأجسام المتحركة بعضها مع بعض او يلاحظ الحركة من قبل جسم ثابت و هذا ما تمت الإشارة إليه في حركة السيارة

ان دراسة الحركة الرياضية من الناحية الميكانيكية ينبغي ان يتم من خلال ثلاثة محاور احدهما عموديا و الآخران أفقيان يكون المحور العمودي في اتجاه الجاذبية الأرضية اما المحور الأفقي الأول فهو في الاتجاه الموازي لسطح الارض و في اتجاه الحركة , اما المحور الأفقي الثاني فيكون موازيا لسطح الأرض و بشكل متعامد مع المحورين الافقي و العمودي وكما موضح في الشكل ( 4 ) ان دراسة الحركة كم ذكرنا يتم من خلال نقطة ثابتة ( نظام نسبي ثابت ) حيث يمكن اعتبار خط البداية في ركض ( 100م ) هي النقطة النسبية و في رمي الثقل حافة الدائرة من جهة مجال الرمي و في الوثب الطويل يمكن اعتبار لوحة النهوض هي النقطة النسبية .
و من خلال ما تقدم يتضح لنا بان النظام الاحداثي او النسبي للحركة هو دراستها على أساس عدد من الثوابت في الفراغ كما ان مفهوم النظام الاحداثي هو تعيين مجموعة من الثوابت يتحدد على أساسها مقدار حركة الجسم و اتجاهها و هذه الثوابت هي عبارة عن الاحداثي الأفقي ( X ) و الاحداثي العمودي ( Y ) و يمثل نقطة تلاقي هذين الاحداثيين منشأ الحركة او النظام النسبي الثابت الذي تعزى اليه الحركة ان طريقة رسم الاحداثيين الافقي و العمودي لتحديد موضع الحركة ما تتم عندما تحدث الحركة في سطح اما اذا تمت الحركة في الفراغ فلا يكفي تحديد الحركة بواسطة احداثيين فقط و انما يستحدث محور افقي آخر يتعامد مع المحور الافقي ( X ) ويطلق عليه محور ( Z )



و لدراسة حركة جسم يلزمنا شيئان :
أولا : هيكل رصد / مكون من ثلاثة محاور متماسكة و ملتقية في نقطة و يستحسن ان تكون متعامدة بعضها على بعض و ينسب موضع الجسم إلى هذا الهيكل و تبدو هذه المحاور الثلاثة المتعامدة على بعضها كما نسب محاور للحركات الرياضية كما في الشكل ( 4 ) .
أ – ( X ) المحور الأفقي او المحور السيني : ويكون في اتجاه الحركة الرئيسي و مواز لسطح الأرض .
ب – ( Y ) المحور الراسي او الصادي : و يكون في اتجاه الجاذبية الأرضية أي عمودي على السطح الأرض .
ج – ( Z ) المحور العرضي : و يكون مواز لسطح الارض و لكن عمودي على المحور الافقي أي مقاطع للاتجاه الرئيسي للحركة .
وقد تختلف نقطة البداية المشتركة للمحاور ( نقطة الأصل ) أو بمعنى اخر النقطة النسبية من حركة الى حركة اخرى , و يمكن اتخاذ النقطة النسبية التالية في الحركات الرياضية مثلا :
العقلــــــــــــــــــة ــــــــــــــــــــــ بار العقلـــــــــــــــــــة
100 م عـــــــــدو ـــــــــــــــــــــــ خط البدايـــــــــــــــــة
وثب طويـــــــل ـــــــــــــــــــــــ لــــــــــــــــوحة الوثب
السبــــــــاحة ـــــــــــــــــــــــ حـــــــــــــــافة الحوض

ثانيا : ساعة توقيت او مقياس زمني
لتسجيل الفترات الزمنية التي يأخذ فيها الجسم مواضع معينة بالنسبة الى هيكل الرصد .

* المفهوم الميكانيكي للحركة :
ان علم الميكانيكا هو العلم الذي يبحث في حركة الاجسام و سكونها النسبي ويشمل هذا العلم بمباحثه حركة الاجسام المتناهية في الكبر و حركة و حركة الجسيمات المتناهية في الصغر و لغرض تسليط الضوء على ماهية الحركة او الحركة الرياضية لابد من تناول التعاريف التي مرت بها الحركة حيث يقول ليونارد دافنشي ان الحركة سبب كل حياة وقال ان جسم الإنسان خاضع لقوانين الميكانيك في حركته اذ يقصد بمفهوم الحركة .
(( التغيير المستمر في موقع الجسم بالنسبة الى موقع جسم آخر نفترضه ثابتا )) لان في الحقيقة لا يوجد موقع ثابت في الكون فمكونات المادة دقائق متحركة , و الأرض و من عليها في حالة حركة و كذلك المجموعة الشمسية و المحركات و يتضح مما تقدم بان الحركة التي تتضمن بالنسبة لنقطة ( مجموعة محاور ) مثبتة على الارض هي في الواقع حركة نسبية نظرا لان الارض تدور حول محورها كما تسير في مدارها ( orbit ) حول الشمس . ان دراسة حركة الأجسام وفق نظام حسابي محدد يمكن معرفته من خلال ثلاث كميات ميكانيكية ممكن قياسها وهي كالأتي:
1) الزمن : و هو الفترة التي يستغرقها الجسم في حركته و هي كمية ميكانيكية قابلة للقياس . و يعد الزمن معيار للتفاضل بين حركة الأجسام .
2) الفراغ : هو المساحة و الحجم المشغول من قبل الجسم و المسافة او الزاوية التي يقطعها الجسم خلال الحركة .
3) المادة : هو كل شيء له كتلة و يشغل حيزا في الفراغ .
كما تخضع الحركات التي يقوم بها الإنسان أثناء التدريبات الرياضية مثلها في ذلك مثل كافة الاجسام المادية للقانون العام الذي يقول " إن كتلة الجسم لا تتحرك بعد سكون او تغير حركتها , إلا إذا وقعت تحت تأثير قوة ما " و تنشأ قبل تلك القوى المؤثرة في حالة الحركات الرياضية عن التبادل الذي يتم بين القوة العضلية للرياضي و بين القوى الخارجية للعالم المحيط به , و يكون متمثلا في معظم الحالات في الصراع ضد قوة الجاذبية الأرضية , ويمكن في هذا الصدد ان تكون القوة العضلية اكبر او اقل من القوى الخارجية التي تواجهها وف حالة تمكن القوة العضلية من التغلب على القوة الخارجية أي عندما يتمكن جسم الانسان من اداء حركة ما , فإننا يمكن ان نقول ان هذه الحركة ذاتية, ( مثال ذلك ) الوثب إلى اعلي و في الحالة الأخرى , أي عندما لا تتمكن القوة العضلية من التغلب على القوى الخارجية و تزيل أثرها , فان الأمريكيون متعلقا بما يطلق عليه الحركة غير الذاتية ( مثال ذلك ) الانزلاق على الجليد في اتجاه الهبوط إلا ان الارتباط ب ين القوة و الحركة من الأمور التي لا تضعها الكينماتيك في الاعتبار , فانه علم الكينماتيك لا يهتم الا بتوضيح ووصف أنواع الحركات المختلفة , وذلك باستخدام التعبيرات الخاصة بالسرعة و التعجيل التي وضعت على أساس من قياسات المسافة و الزمن , وعلى العكس من ذلك فإننا نرى ان علم الديناميكا يبحث عن الارتباط الفرضي بين تأثير القوة و الأنواع المختلفة من الحركات , كما يبحث في الشروط التي يمكن ان تنشا تأثيرات القوة في ظروفها و تعد المعرفة بالكينماتيك شرطا أساسيا يجب توفره لفهم الديناميكا .

و يعرف بروير ( Broer ) الحركة بأنها تغير في المكان ا الوضع و تتضمن السرعة و الاتجاه , فانتقال الجسم في الفراغ امر نسبي لان انتقال الجسم يعني ان هذا الجسم غير من موضعه بالنسبة لأجسام أخرى , فالحركة شيء نسبي لانه من غير الممكن ان نتوصل بالتجربة الى إثبات أمكانية وجود حركة مطلقة او سكون مطلق . اضافة الى ما تقدم فان كل حركة لابد ان تكون ناتجة من قوة و الا لما حدثت الحركة كما ان تاثير القوة يكون اكبر عندما تؤدي الحركة بسرعة أي خلال فترة زمنية قصيرة بمعنى ان هناك تناسب طردي بين قدرة الشخص و سرعة حركته لذا يبغي الاهتمام بهذا المبدأ في الفعاليات الرياضية و التي تتم فيها الحركة الفعلية خلال فترة زمنية قصيرة كما في حركة النهوض في الوثب العالي و الطويل حيث يجب ان يكون الفترة الزمنية لحركة النهوض قصيرة جدا من اجل إتمام الحركة بأقصى سرعة و أقصى قوة يرى ( هوخموث ) انه في الحركات الرياضية و لكون مسافة التعجيل محدودة لأسباب تشريحية فان يجب ان يكون تأثير القوة كبيرا منذ بداية الحركة و حتى نهايتها على طول مسافة التعجيل من اجل الحصول على مسافة اكبر لدفع القوة و ذلك لان التعجيل لا يعتمد على القوة المبذولة ولكن على زمن بذل هذه القوة اضافه الى ما تقدم فأن مصطلح الحركة يتم تناوله في الحياة اليومية او في المجال الرياضي ويعرف جنسن وشولتز الحركة بأنها انتقال أو دوران الجسم او احد أجزائه وتعتبر الحركة أساس المهارات الرياضية أذ ان معظم الأنشطة الرياضية تتطلب تحريك الجسم او احد الاجزاء سواء كان ذلك مع استخدام أدوات او أجهزة رياضية خارجية او بدونها " كما ان للحركة الرياضية هدف وتردى بسرعة معينه وفي زمن معين وهي تحدث غالباً من انقباض العضلات والتي تتوقف عليها قوة هذه الحركات الناتجة التي يؤديها الجسم او احد اجزاءه فمن المستحل تحدث الحركة بدون انتاج قوة 0
ويعرف ويلز ولوتنجز الحركة بانها الفعل او عمليات التغيير المكاني او الوضعي بالنسبة لبعض الشواهد (علامات ضابطة) أي ان الحركة عكس السكون كما ان الحركة يمكن رؤيتها او الشعور بها , واكد على ضرورة وجود شواهد (علامات ضابطة) للحكم على التغير المكاني او الوضعي للجسم فبدون تلك الشواهد لايمكننا تقدير الحركة او الشعور بها 0
كما اشار بروير بان حركة الجسم او الاداة تنتج من تأثير قوة يفوق مقدارها القصور الذاتي للجسم الي تؤثر عليه 0

http://q6rr.com/uploads/fbdd63115b.gif



يسلم بوحك وفكرك

يعطيـــك الف عافيـــة

ابـــــدعــــــت

تحيتي

<- ماتعرف الشمال من الجنووب.. ولا المسافات..!

سبحان الله الجسم يتأثر بكل شي حوله..

دكتورتنا..

مقال جميل جداً..

والله يعطيك العافيه

الاخ خالد


بارك الله فيك ومرورك يسعدني


تحياتي

طيبه

بكل ود واعتزاز استقبل مرورك في موضوعاتي


لك تحياتي

اقتباس:

---

<- ماتعرف الشمال من الجنووب.. ولا المسافات..!

سبحان الله الجسم يتأثر بكل شي حوله..

دكتورتنا..

مقال جميل جداً..

والله يعطيك العافيه

---

الدندونه

ليه ماتعرفي الشمال ؟؟؟؟؟؟؟

الشمال يكون على جهة الشمال

والجنوب يكون على جهة الجنوب

اما المسافات فهي البعد بين السعوديه والعراق يسمى مسافه

شكرا لمرورك\\


لك تحياتي

تحياتي لمرورك

جزاك الله خير و الله يعطيك العافيه

/
/
/

ندوووووووش ايتها الغالية

ربي يعطيك العافية على مرورك ودعائك وفقك ربي وحقق امنياتك