Physics: Laws of Motion - Newton and beyond

هناك ثلاث قوانين تحكم حركة كل الأشياء في الكون. القانون الأول ينص على أن الجسم الساكن يبقى ساكنا. والجسم المتحرك بسرعة منتظمة يظل متحركا بنفس سرعته. بدون أن تتأثر بقوة، فإن كل الأجسام ستستمر بالحركة في نفس الإتجاه بنفس السرعةإلى الأبد. الأجسام هنا على الأرض تتباطأ بسبب قوة الإحتكاك و مقاومة الهواء. القانون الثاني ينص على أن الأجسام تغير من حركتها عندما يطبق عليها قوة. التغير في حركة جسم ما هو مقدار القوة مقسوما على كتلة الجسم. هذا يعني أنه من الصعب تغيير حركة جسم له كتلة كبيرة. عندما تزال كل الق

وى، فإن سرعة الجسم ستظل ثابتة. إذا قمنا بمشاهدة المشهد السابق مرة أخرى. سنرى أنه في اللحظة التي قامت فيها فيكتوريا ببذل قوة على القطار، القطار يبذل في نفس اللحظة قوة عليها. هذا هو ما يتسبب في حركة فيكتوريا إلى الخلف. القوتان متساويتان تماما في المقدار، ومتضادتان تماما في الإتجاه. القانون الثالث ينص على أنه لكل فعل، هناك رد فعل مساوي له في المقدار ومضاد له في الإتجاه. عندما تنزلق أقدام فيكتوريا على الأرض، فإنها تخلق قوة تدفعها إلى الأمام. إنزلاق أقدام فيكتوريا على الأرض يخلق أيضا قوة مساوية ومضاد

ة تدفع الأرض بالكامل في الإتجاه المعاكس. ولكن، لأن كتلة الأرض كبيرة جدُا، فإن تأثير القوة على حركة الأرض متناهي في الضآلة. بالنسبة للقوى الأكبر، فإن التأثير على حركة الأرض لن يظل ضئيلًا. طبقًا للقانون الأول للحركة، فإن الأرض ترغب في الحركة في خط مستقيم. طبقًا للقانون الثاني للحركة، فإن قوة الجاذبية للشمس ستريد أن تتسبب للأرض بالسقوط في مركزها مباشرةً. ملحوظة: في نظرية أينشتاين للنسبية، فإن الجاذبية ليست قوة وإنما إنحناء في الزمكان. هذا سيتم مناقشته مؤخرًا في هذا الفيديو. طبقًا للقانون الثالث للح

ركة، فإن الأرض سوف تقوم ببذل قوة مساوية ومعاكسة في الإتجاه على الشمس. وبما أن كتلة الشمس أكبر بكثير من كتلة الأرض، فإن التأثير على حركة الشمس سيكون ضئيل، ولكن التأثير على حركة الأرض سيكون كبيرًا. القانون الأول للحركة يريد أن تستمر الأرض في الحركة في خط مستقيم. القانون الثاني للحركة يريد أن تسقط الأرض مباشرة في مركز الشمس. النتيجة هي أن الأرض ستسلك مسارًا بين هذين الإختيارين. هذا هو ما يسبب الأرض في الدوران حول الشمس. فقط لأن القوة في إتجاه الأمام هي التي تمنع الأرض من السقوط مباشرةً في الشمس،

هذا أيضا هو ما يسبب قطار الملاهي في أن يتحرك منقلبًا رأسًا على عقب. القوة الأمامية للكرة هي ما تمكنها من الإستمرار في الحركة لأعلى، ضد قوة الجاذبية. إذا كانت الحركة الأمامية للكرة سريعة بما فيه الكفاية، فإن الكرة ستستمر في الحركة بطول المسار، والجاذبية لن تمتلك وقت كافي للتسبب في إسقلطها. لنفترض أننا قمنا بتطبيق قوة على جسم دوار. كل نقطة على الجسم ستود أن تستمر في الحركة في نفس الإتجاه كما قبل. هاتان النقطتان سوف يتسببان في تحريك الجسم مثل هذا. وهاتان النقطتان ستتسببان في تحريك الجسم مثل هذا. ا

لأحداث الموضحة هنا جميها يحدث في نفس الوقت، وهذه هي النتيجة. هذا يعني أنه عندما نقوم بنطبيق قوة على جسم دوار، فإن دورانه يتغير مثل هذا. هذا يخلق وهم أن القوة كانت مطبقة بالفعل 90 درجة للأما في إتجاه الدوران. هذا يمتلك تضمين عميق في حياتنا اليومية. دعنا الآن نفكر في دولاب الدراجة الدوار. عندما تميل فيكتوريا في إتجاه ما، فإن ذلك يخلق قوة على الدولاب. ومع ذلك، لأن الدولاب يدور، فإن النتيجة هي أنه سيبدو أن القوة مطبقة 90 درجة أمامًا في إتجاه الدوران. هذا سيسبب الدراجة في الدوران مثل هذا. هذا هو السب

ب وراء أن الميلان يسبب الدراجة في تغيير إتجاهها. هذا أيضًا هو السبب وراء أن الأجسام التي تسقط في الوضع العادي... من السهل أن تتزن عندما تكون دوارة. هذا يحدث لأن قوة الجاذبية تبدو دائما وكأنها مطبقة 90 درجة للأمام في الإتجاه الذي يوشك الجسم السقوط فيه. ولكن هذا لا يحدث إذا توقف الجسم عن الدوران. هذا هو السبب وراء أنه من السهل للدراجة أن تتزن إذا كانت العجلات تدور بسرعة، ولكن تقريبا مستحيل أن تتزن وهي ساكنة. الكرة الأرجوانية في القطب الشمالي ساكنة. إذا قمنا بتطبيق قوة، وتجاهلنا الإحتكاك ومقاومة ال

هواء. فإن الكرة الأرجوانية ستتبع هذا المسار. وبما أن الأرض تدور بالنسبة لهذا المسار، فإن مسار الكرة سيشبه هذا بالنسبة للناس على الأرض. الكرات على خط الإستواء تتحرك أسرع من باقي الكرات. إذا قمنا بتطبيق قوة بعيدة عن خط الإستواء، فإن القانون الأول للحركة سوف يريد الكرة أن تظل متحركة على الأرض أسرع من باقي الكرات. من منظور بعض الناس على الأرض، فإن الكرة ستبدو أنها تنحرف في إتجاه الشرق. ولذلك، فإن الأجسام التي تتحرك من خط الإستواء إلى القطب الشمالي سوف تنحرف في الإتجاه المعاكس للأجسام المتحركة من الق

طب الشمالي إلى خط الإستواء. لنفترض أن لدينا منطقة ذات ضغط منخفض، وجزيئات الهواء حول هذه المنطقة معرضة لقوة في إتجاه المركز. جزيئات الهواء المعرضة لقوة شمالية ستنحرف في عكس الإتجاه الذي تنحرف فيه الجزيئات المعرضة لقوة جنوبية، متسببا في دوران. هذا هو السبب وراء أن الأعاصير تدور في عكس إتجاه دوران عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي، وفي إتجاه دوران عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي. كل قوانين الحركة دائمًا ملازمة لنا، بما في ذلك القانون الثالث. بينما تقوم الطائرة العمودية ببذل قوة على الشفرات، فإن ا

لشفرات في نفس الوقت تقوم ببذل قوة مساوية ومعاكسة على الطائرة العمودية. هذا يتسبب في أن الطائرة العمودية تود الدوران في إتجاه معاكس لإتجاه دوران الشفرات. وهذا هو السبب وراء الحاجة إلى مروحية الذيل. القوة من مروحية الذيل يمكن أن تعدل للتسبب في إدارة الطائرة العمودية إلى اليمين أو اليسار، أن أن تحافظ عليها موجهة إلى إتجاه ثابت. مروحية الذيل تقوم ببذل قوة على الطائرة العمودية بواسطة خلق قوة متساوية ومضادة على جزيئات الهواء. هذه هي نفس الطريقة التي تقوم بها المروحة الرئيسية بخلق قوة لأعلى عكس قوة ا

لجاذبية. الطيور والطائرات أيضًا تطير بواسطة خلق قوة على الهواء. القوة لأعلى عكس الجاذبية مسببة بواسطة الطريقة التي يتدفق بها الهواء حول الأجنحة. لنفترض أن الهواء حول الأجنحة ساكن. ضغط الهواء أعلى وأسفل الجناح سيلاشي أحدهما الآخر، ولن يصبح هناك قوة محصلة. بينما يتدفق الهواء حول الأجنحة، فإن شكل الأجنحة يجبر الهواء أعلى الجناح أن يتدفق أسرع من الهواء أسفله. ضغط الهواء أسفل الجناح الآن أكبر منه فوق الجناح. هذا يخلق قوة محصلة لأعلى على الجناح. هذا أيضًا يخلق قوة مساوية ومعاكسة لأسفل على الهواء. الطي

ور، الطائرات، والمروحيات تعمل عن طريق دفع الهواء. ولكن هذا لن يجدي في الفضاء، حيث لا يوجد هواء. في الفضاء، نحتاج إلى طريقة أخرى لخلق قوة. بينما تبذل الحوائط قوة على الجزيئات، فإن الجزيئات هي الأخرى تبذل قوة على الحوائط. إذا كان هناك ثقب في أحد الحوائط، فإن القوى على الحوائط لن تلاشي بعضها البعض بعد الآن. هذه هي كيفية خلق الصواريخ للقوة في الفضاء. بالرغم من أن قوة الجاذبية تصبح أضعف كلما ابتعدنا عن الأرض، فإن هذا ليس السبب وراء أن رواد الفضاء يشعرون بإنعدام الوزن في المدار. في مدار الأرض، قوة الج

اذبية لا تزال كبيرة جدا. القانون الأول للحركة يريد فيكتوريا أن تستمر في الحركة في خط مستقيم، وحركتها الأمامية هي الشيء الوحيد الذي يمنعها من السقوط مباشرة في الأرض. القانون الأول للحركة أيضا يريد الصندوق أن يستمر في الحركة في خط مستقيم، والحركة الأمامية للصندوق تمنعه من السقوط مباشرة في الأرض. فيكتوريا والصندوق كلاهما ينتهي بهما المطاف في مدار حول الأرض متبعين نفس المسار بالضبط. وحيث أن فيكتوريا والصندوق دائما يتحركان معا، فإن هذا يخلق الوهم وراء أن فيكتوريا منعدمة الوزن داخل الصندوق. هذه هي نفس

الطريقة التي كانت ستبدو بها فيكتوريا منعدمة الوزن إذا كان الصندوق سيسقط من السماء. هذا يحذث لأن الجاذبية مختلفة عن أي قوة أخرى. إذا تعرض جسمان لنفس القوة، فإن الجسم الأخف سيتسارع أكثر. في حالة الجاذبية، بينما تبذل الجاذبية قوة أكبر على الأجسام الضخمة من تلك على الأجسام الأخف. فإن هذا يتسبب في سقوطها بنفس التسارع تمامًا، بغض النظر عن كتلها. بعض الأجسام تسقط أسرع من الأخرى فقط بسبب مقاومة الهواء. مقاومة الهواء تؤثر على الأجسام المختلفة بصورة مختلفة. هذاهو السبب وراء عمل المظلة، ووراء أن الريش يسق

ط أبطأ من كرة البولينج. في الفضاء، لا توجد مقاومة هواء، وكل الأجسام تتفاعل مع الجاذبية بنفس الطريقة، بغض النظر عن كتلها. لذلك فإن فيكتوريا والصندوق يتبعان نفس المسار ويظلان معا. لا توجد قوة أخرى تتصرف بهذه الطريقة. ألبرت أينشتين اكتشف أن هناك سبب عميق وراء هذا. وهو بسبب أن قوة الجاذبية لا توجد بالفعل. هنا، لا يوجد قوة وفيكتوريا في الحقيقة لاتزال تسير في خط مستقيم. الأجسام ذات الكتلة تتسبب في إنحناء في الزمكان، مسببًا الخطوط المستقيم أن تبدو منحنية لنا. هذا يخلق وهم أن هناك قوة جاذبية. الأجسام عل

ى إختلافها تسافر في نفس الزمكان المنحني. هذا هو السبب وراء أنه على النقيض من القوى الأخرى، فإن الجاذبية تجعل كل الأجسام تتبع نفس المسار بالضبط، بغض النظر عن كتلها. إعداد: يوجين خوتوريانسكي ترجمة: محمد مصطفى موسى