الفيزياء والرياضة

الفيزياء والرياضة

كثير من متابعي كرة القدم لازالو يتذكرون هدف البرازيلي روبرتو كارلس في مرمى فرنسا اثناء الدورة الرباعية التي اقيمت صيف 1998.عندما سدد ربرتو كارلس ضربة حرة من على بعد 30 مترا اجتازت حائط الصد وبدت انها ذاهبة الى خارج الملعب وفي اللحظة الاخيرة انحرفت وعادت الى الشباك وسط ذهول حارس المرمى والمشاهدين .
يبدو ان ربرتو كارلوس قد تدرب على هذه التسديدات عدة مرات اثناء التدريب وعرف كيف يحنيها بضربها بسرعة خاصة (particular velocity ) وجعلها تدور حول محورها بشكل محدد ( particular spin) ويعرف الفيزياء التي خلف هذه التسديده ,وربما لم يكن يعرف ذلك.

قبل الشروع في المقال يجب ان نقول ان الميكانيكية الاساسية لانحناء كرة القدم هي تقريبا نفسها بالنسبة لكرة البيسبول والغولف والتنس وغيرها.

الديناميكية الهوائية للكرة (Aerodynamics of sports balls)
لو افترضنا ان كرة تلف حول محورها ويتدفق الهواء خلالها عموديا على مستوى اللف كما في الشكل المرفق.
http://physicsweb.org/objects/world/...D6%2D8%2D2.gif
عندئذ سيتحرك الهواء بشكل اسرع مقارنة بمنتصف الكرة حيث أن محيط الكرة يتحرك في
نفس اتجاه تدفق الهواء, وهذا يقلل الضغط وفقا لمبدأ برنولي. ويحدث التأثير العكسي في الجهة الأخرى من الكرة حيث يتحرك الهواء بشكل ابطئ بالنسبة لمنتصف الكرة.ولهذا يكون لدينا عدم توازن في القوى مما قد يؤدي الى تغيير مسار الكرة. يسمى تغيير الكرة لمسارها اثناء الطيران بتاثير ماغنوس "Magnus effect".

القوى المؤثرة على لف الكرة الطائرة خلال الهواء تنقسم الى نوعين:
1) القوة العمودية (lift force ): وهي القوة الميكانيكية المتجهة الى أعلى والمتولدة بسبب حركة جسم صلب خلال مائع والتي تعاكس الوزن دائما وهي المسؤولة عن تأثير ماغنس "Magnus effect".
2) قوة السحب (drag force): وهي القوة الايروديناميكية التي تكون عكس اتجاه مسار حركة الجسم.

لنعود الى كرة القدم ونحسب هذه القوى عندما يقوم أحد المحترفين بتنفيذ ضربة حرة , لنفترض ان سرعة الكرة كانت
25-30( م/ ث) ولف الكرة حول محورها 8-10 (دورة/ث) اذا يمكن ايجاد أن القوة العمودية تساوي تقريبا
3.5 (نيوتن) وحيث أن الوزن الدولي لكرة القدم 410-450 (جرام) ومن قانون نيوتن الثانيF=ma ) ) نجد ان تسارع الكرة يساوي تقريبا 8 (م/ث2) .
هذه القوة العمودية بامكانها أن تجعل الكرة تنحرف 4 امتار عن مسارها المستقيم وهذا يكفي لإرباك اكثر الحراس براعة.

قوة السحب (drag force) أو FD تتناسب طردا مع مربع سرعة الكرة حسب القانون التالي

FD = CDrAv^2/2
حيث:
CD: معامل قوة السحب ويعتمد ايضا على سرعة الكرة
r : كثافة الكرة
A: مساحة المقطع للكرة
v : السرعة

كيف تجعل الكرة تنحني ؟؟
في الواقع هناك عدة أوضاع لتجعل الكرة تذهب في مسار منحني ولكن بما أننا تكلمنا عن ربرتو كارلوس فسوف نرى انه يركل الكرة باقصى مايمتلك من قوة (ليحصل على أقصى سرعة) بالوجه الخارجي للقدم اليسرى في مركز جاذبية الكرة شريطة ان يجعل اللف حول محورها كبير قد يصل الى أكثر من 10(دورات/ث) مما يعطي الكرة قوة سحب (drag force) صغيرة نسبيا وعندما تنخفض سرعة الكرة تزداد قوة السحب (drag force) مما يسبب تاثير ماغنوس "Magnus effect" على جانب الكرة فيجعلها تنحني نحو الهدف .


أقتباس


Physics World magazine, June 1998 pp25--27.

http://physicsweb.org/article/world/11/6/8

جزاكم الله خيرا يا كلاسيك على هذه المعلومات،،
بصراحة، لست من عشاق كرة القدم، لكن سمعت من هنا وهناك عن اشياء مثل التي تحدثت عنها،،

ولأنني صفر او هو اقرب من فيزياء الموائع، بصراحة لم افهم كل شيء، او فهمت اقل القليل،،

تقول في الصورة المرفقة، لا يوجد صورة مرفقة يا عزيزي!!!

ثم لم افهم تأثير الاخ ماغنوس هذا...

ثم، انت ترجمت الموضوع؟؟ ما اوردته ملخص لما قيل في الصفحة المرفقة...

يا جماعة، من فهم فليشرحلي رجاء لأنني لم افهم

وشكرا كلاسيك على الموضوع المثير للخيال..


تحياتي

جزاك الله خيرا

صديقي كوارك اهلا وسهلا

انا ايضا مثلك قريب الى الصفر في فيزياء الموائع

ولكنني متاكد انك تريد ان يحب الجميع الفيزياء لذلك احاول ان اضع معلومات تربط الفيزياء بجميع الحياة
(شاهد موضوع هل تستطيع النوم على لوح من المسامير)

وبالنسبة للصورة فانا لا اعرف الا الان ارفاق الصورة

ولكن اذا فتحت الرابط فسوف ترى الصورة

اما عن تاثير ماغنوس فيمكنني شرحه باختصار شديد

انه الفعل الناشئ عن عدم توازن القوى المأثرة على الجسم اثناء حركته

ولكن احببت ان اسال لماذا كثير من الفيزيائيين لا يحبون فيزياء الموائع وانا منهم هل لاننا لم نتعمق في دراستها ام ماذا ؟؟؟

عموما اسعدني مرورك ومناقشتك


واشكر اخي Qasaimeh على مروره الدائم على جميع المواضيع

الله يسعدك يا كلاسيك ويبارك فيك،،
حسنا يا عزيزي،، فتحت الصفحة لكن لم يكن مخي معي لأبحث اي صورة تلك التي تتحدث عما قلته!!!!

المهم الآن، لا قبل المهم، كيف ترفق صورة،، ابق معي لو سمحت
الآن، لو كانت الصورة في صفحة نت، كل ما عليك هو ان تنظر لأعلى، سترى هنا صورة شجرة، هل تراها؟ لو وضعت المؤشر سيقول لك " صورة"!!!
المهم الآن،عندما تضغط على الشجرة تلك سيطلب منك شيء اسمه رابط الصورة او عنوانها، يعني URL الخاص بالصورة، الآن كيف تحصل عليه؟؟
اذهب للصورة التي تريد ارفاقها، ضع عليها مؤشر الفأرة، اضغط على اليمين سيظهر لك المستطيل الطويل اياه،، تعرفه طبعا.. في آخره مكتوب Properties او خصائص.. اضغطها، سيظهر لك صندوق مكتوب في العنوان هذا،URL .. انسخه والصقه في المكان المطلوب..
ربما يكون الشرح طويل لكنه سهل للغاية، جربه وستجد انه سهل..
الآن لو كانت الصورة على جهازك، اما ان تستعمل خاصية ارفاق الملفات، وهذه تجدها في الاسفل، او ترفع الصورة على احد مواقع الرفع وتعيد الحكاية...

الآن المهم!!!!!

لماذا نكره جميعا فيزياء الموائع؟ ليس جميعا يا عزيزي، يعني لو سألت عزام لشرح لك القصة من طقطق لسلامو عليكم كما يقولون!!!
أنا لا اطيقها، ولو استعرت كتابا وكان فيه فصل عن الموائع، او حتى الكهرباء والمغناطيسية لو شئنا الدقة، لفتحت آخر صفحة ثم قلبتها وأكملت القراءة!!!

أكرههما سويا، لكن الموائع، صدقني، دخلت الجامعة وتخرجت ولم آخذ مادة عن الموائع!!!، هل تصدق،، اعرف الان ان الخطة الدراسية تغيرت، لكن راحت علي،،لا احبها، لا جسم ماع ولا لزوجة ولا طفو ولا ... ابدا، ولأنني اكرهها فلن افهمها..
أما الكهرباء فأكرهها لأسباب مختلفة تماما،، رغم أنني اخذت فيها كورسين بيقطعوا النفس...

بحق لست ادري لو شرح لي احدهم هنا هل سيتدخل كرهي ثانية ويمنعني من الفهم؟؟

الله اعلم،،
شكرا لك يا عزيزي..
بالنسبة لقسايمة، صدقا، اتمنى لو كانت ردودك اطول يا عزيزي، وان تناقشنا فيما نورده،، لأنك تقتصر فقط على جزاكم الله خيرا، دوما!!!، نريد ان نعرف ما الذي فهمته وما الذي لم تفهمه، وهل هناك شيئ ما تريد مناقشته.. وهكذا..

وجزاكم الله، خيـــــــــــرا!!

تحياتي القلبية

بصراحة انا ما فهمت وايد يا اخ كلاسيك

بس مشكور لاني وايد احب كرة القدم ويدخل فيها فيزياء يصير احلى


بعدين انا كنت اشوف كابتن ماجد يستخدم هالضربة ههههههه


وانت يا كوارك معقولة ما تحب الكرة


تحياتي لكما وتسلم يا كلاسيك

طبعا لا احبها،، ما الجميل فيها؟؟
ربما احب رؤية مباراة جميلة فيها فرق قوية..
أما بالنسبة للكابتن ماجد، نجم الملعب، نجم حساس ومهذب!!!!
فالأمر مختلف تماما!!!، من ضربة صاروخية الى ضربة ملتفة الى ضربة سحرية !!!

على فكرة ماجد حلو، والكابتن رباح ما بعرفه،، وابطال الملاعب متخلف، يعني من اول الحلقة والبطل بيدور عشان يشوط، وبيخلص الوقت واليوم الثاني بيجي والبطل لسه بيدور وما قرر يشوط!!!!

الفيزياء في كل شيء يا سويتي، ابتداء بكرة القدم ونتهاء بصحن الملوخية!!!

لست اعرف ما دخل الفيزياء بالملوخية، لكن تأكدي ان لها شيء من هنا او هناك!!!

تحياتي، والظاهر ان الجميع لم يفهم

عزيزي كوارح مرحبتين

اولا : هل عرفت تاثير ماغنوس الان ؟؟


وطبعا الان الصورة جاهزة
شكرا على المساعدة

ولو اردت مساعدة في كرة القدم فانا حاضر ههههه

عموما انا غيرت رأيي أنا لا أكره فيزياء الموئع
نسيت انني كنت اقرأ عن ميكانيكا الطائرات وقد اعجبني هذا العلم

ولا سيما مبدأ برنولي

أقرا التطبيقات وستحبه ياكوارك انا متأكد


الاخت سويت

كيف حالك ؟؟ ارجو منك اذا لم تفهمي شيئا أن تسألي

لان المنتدى وضع لغرض المعرفة

وبالنسبة لكابتن ماجد فهو ياباني وانتي تعرفي ان اليابانيين يستخدمو الخيال والعلم معا
سمعت ذات مرة انهم يتدربون وفق نظريات علمية !!!!!!!

شكرا لكما

الصراحة يا كلاسيك، يعني مش عارف شو احكي،،
اشعر ان احدا يجب ان يأخذني من يدي ويشرحلي الف باء الموائع..
اشعر انني بلا ارضية، صدقا،
والكارثة ان كل الناس تسألني عن الموائع!!!!
وهكذا أظهر وكأنني مثل الاطرش في الزفة!!!

الكابتن ماجد؟؟عادي يعني كنت احبه وأنا صغير، ولو شاهدته الآن لما مانعت،،،
بالنسبة للشعب الياباني، اعرف انهم شعب مناضل، والعبقرية فيهم اشكال، فلا تستغرب ان يضعوا في الكابتن ماجد نظرية فيزيائية ولو أنني استبعد صراحة ان هذا خطر على بال الرسام او الكاتب ساعتها...


لكم مني تحية
ومبارك نزلت الصورة