التأثـيـرات الميكـانيكيـة – القوى
Actions mécaniques – forces
(ذ.ابراهيم الطاهري )
I)
التأثيرات الميكانيكية :
1) تحريك جسم :
تتحرك الكرة بعد
قذفها بواسطة القدم ، نقول إذن ان القدم
تؤثــر ميكانيكيا علــى الكرة ، هـذا
التأثـيـر أدى إلى حــركة هـذه
الأخيرة .
الـــــقـــــدم : الــجــســـم
الـــمـــؤثــــر .
الــــــكـــــرة : الــجــســـم الـــمـــؤثــــر عـــلـــيــــه .
تحريك الكرة : مفعول التأثير الميكانيكي .
2) تغيير منحى حركة جسم :
بعد اصطدام الكرة بالمضرب ، يتغير منحـى حركتهـا ،
نقول إذن
ان المضرب أثر ميكانيكيا على الكرة، مما أدى الــى تغييـر منـحى
حركتها .
3)
تشويه شكل جسم :
إن تـشـويـه
شـكـل النابـض ناتـج عن التأثير الميكانيكـي الـمـسلـط مـن طـرف الجسم (S)، مما
أدى إلى خلق توازن جديد للنابض .
خـــلاصـــة : للتأثير الميكانيكي المطبق على جسم ما مفعولان :
v مفعول تحريكـي : يؤدي إلى تحريك جسم أو تغيير منحى حركته .
v مفعول سكونـي : يؤدي إلى تشويـه شكل جسم أو المساهمـة في الحفـاظ علـى
توازنه .
II) تصنيف التأثيرات الميكانيكية
:
تصنف التأثيرات الميكانيكية إلى صنفين : تأثيرات
تماس وتأثيرات عن بعد .
1) تأثيرات التماس : وهي التأثيرات التي تطبقها الأجسام المتماسة بعضها ببعض،أي أن الجسم المؤثر يمس الجسم المؤثر عليه .
أمثلة : كرة
معلقة بخيط – علبة موضوعة على سطح أفقي - ....
مـلـحـوظـة : يمكن
أن يتم التماس بين الجسمين المؤثر والمؤثر عليه :
على مساحة صغيرة جدا يمكن اعتبارها نقطية،فنقول
ان التماس مموضع ، ويسمى التأثير تأثير
تماس مموضع .
مثال : كرة معلقة بخيط .
على مساحة بكاملها، فنقول ان التماس موزع ، وبالتالي فالتأثير تأثير
تماس موزع .
مثال : علبة
موضوعة على سطح أفقي .
2) تأثيرات عن بعد :وهي
التأثيرات التي يسلطها جسم على آخر دون أن يتم بينهما تماس، وتكون دائما موزعة على
جميع أجزاء الجسم .
أمثلة : جذب مسمار بمغناطيس – تأثير الأرض
على الأجسام المحيطة بها -...
III) جرد
التأثيرات الميكانيكية :
لتحديد التأثيرات الميكانيكية المطبقة على جسم أو عدة أجسام، يجب تتبع الخطوات
التالية :
تحديد المجموعة المدروسة : وهـي ذلك الجسم أو تلك الأجسام التي نريـد البحث عـن
التأثيرات الميكانيكية المسلطة عليها .
جرد التأثيرات الميكانيكية : وهي عملية البحث عن التأثيرات الميكانيكية المسلطة على
المجموعة المدروسة ، ثم تصنيفها إلى تأثيرات تماس وتأثيرات عن بعد .
IV) مميزات تأثير ميكانيكي :
تتم نمذجة تأثير ميكانيكي بمقدار فيزيائي يسمى القوة، ولهذه الأخيرة أربع مميزات .
1) نقطة التأثير :
أ – جالة قوى التماس المموضعة
:
يطبق الخيط
على الكرة قوة تماس مموضعة ، ويتـم هذا التماس في النقطـة A التـي تسمـى نقطـة تأثير الـقــوة المسلطة من طرف الخيط على الكرة .
وبصفة عامة ،نقطة
تأثير قوة تماس مموضعة هي نقطة تماس الجسمين المؤثر والمؤثر عليه .
ب –
حالة قوى التماس الموزعة :
هذه القوى تكون موزعة على جميع نقط سطح الجسم الخاضع لها .
ومن أجل التبسيط، نعتبر أن نقطة التأثير في هذه الحالة نقطة وحيدة معينة من
سطح الجسم الخاضع لها .
ملحوظة : بالنسبـة لجسم سطحـه ذو شكل هندسـي بسيط، فإن نقطـة
التأثير تنطبق تماما مع المركز الهندسي لهذا السطح .
ج – حالة القوى عن بعد :
نعلم أن القوى عن بعد موزعة على جميع نقط الجسم الخاضع لها،لكن من أجل التبسيط نعتبر أن نقطة تأثير قوة عن بعد
نقطة وحيدة من الجسم الخاضع لها .
ملحوظة : بالنسبة لجسم متجانس ذي شكل هندسي بسيط ، فنقطة
تأثير قوة عن بعد تنطبق مع مركزه الهندسي ( مركز الثقل ) .
2) خط التأثير :
تــجــربــة :
مــلاحــظــة : رغم جر العلبة من نفس النقطة، فقد اختلـف مفعول القوتين في الشكلين ، وذلك حسب
الاتجاه الذي تم فيه تطبيق كل قوة .
اســتــنــتــاج :
إن مفعول القوة المطبقـة على جسـم يظهر حسب الاتجـاه الـذي تـم فيـه تطبيـق
هذه الـقـوة، ويسمـى هذا الاتجاه بخط التأثير .
وبصفة عامة، خط
تأثير قوة هو المستقيم الذي له اتجـاه ظهور مفعول هذه القوة ،
والـمـار من نقطة التأثير .
3)
الــمــنــحــى :
تــجــربــة
:
مــلاحــظــة : اختلف مـفـعـول القوتين
فـي الشكلين، وذلك حسب المنحـى الذي تم فيه تطبيق كل قوة .
اســتــنــتــاج : منحى قوة هو منحى مفعولها .
4) الــشــدة :
تــجــربــة : نعلق نابضا بحامل ثم نقوم بالمناولات التالية :
مــلاحــظــة
:
نلاحظ أن إطالة النابض في الشكل (3) أكبر من إطالته في الشكل (2)، ولدينا :
a2 = 2 a1
اســتــنــتــاج : نستنتج
أن القوة المسلطة من طرف الجسم ( C2 ) على النابض أشد من القوة المسلطة عليه من طرف الجسم ( C1 ) .
وبالتالي فللقوة ميزة أخرى تميزها ، وهي الشدة التي تتناسب اطرادا مع إطالة النابض .
تــــعــــريــــف : شدة القوة مقدار فيزيائي
قابل للقياس، وحدته العالمية هي النيوتن
التي نرمز لها بالحرف N .
ولقياس شـدة قـوة
نستعمل جـهـازا يسمـى الدينامومتر الـذي يحتـوي
عـلـى مينـاء مـدرج بالنيوتن .
خــــلاصــــــة : للقوة أربع مميزات وهي : نقطة
التأثير – خط التأثير – المنحى – الشدة .
V) تمثيل القوة :
نرمز للقوة بالمتجهة F ،
ونمثلها بسهم يسمى متجهة القوة ، حيث يكون :
أصل السهم مطابقا لنقطة تأثير القوة .
اتجاه السهم مطابقا لخط تأثير القوة .
منحى السهم هو منحى القوة .
طول السهم يتناسب اطرادا مع شدة القوة .
مــــلـــــحــــوظـــــات :
لتمثيل قوة ، يجب أولا تحديد
مميزاتها ثم اختيار سلم مناسب يحدد طول السهم الذي يتناسب اطرادا مع شدة القوة .
يمكن أن نرمز للقوة بحروف لاتينية أخرى تحمل سهما
مثل R ….. ; T ;
يجب التمييز بين القوة وشدة القوة .
·
F : رمز القوة .
·
F : رمز شدة القوة .
تطبيق : نعتبر المثال التالي :
نعتبر الـقـوة
المطـبـقــة من طرف المطرقة على المسمار ، بحيث شدتها 100 N .
لنحدد مميزات هذه القوة :
نقطة التأثير : النقطة A . ( المركز الهندسي لسطح
تماس المطرقة مع المسمار ) .
خط التأثير : المستقيم الرأسي المار من نقطة التأثير .
المنحى : من الأعلى نحو الأسفل .
الشدة : F = 100 N
لتمثيل هذه القوة ، نختار أولا سلما مناسبا، مثلا
: 1
cm لكل 50 N ، وبالتالي يكون طول السهم الذي
سنمثل به القوة المطبقة من طرف المطرقة على المسمار هو 2 cm . ( انظر الشكل ) .