سقوط جسم من اعلى وتأثير المسافه؟

[التميمي13]

تسقط النيازك من مسافات عاليه وعند وصولها الى الارض تكون قد تفرقت الى كسارات بسبب قوة الاحتكاك لكن قد يوجد من هذه الكسارات صخور تصل الى مئات الكيلومترات سؤالي ماهي القوه التي تسقط بها هذه النيازك مع العلم أنها تحدث حفراً هائله لاتتناسب مع كتلتها الصغيره نسبياً وهل للمسافه دور في مقياس القوه عند الاصطدام وهل اذا سقطت فوق رأس شخص حصاه وزنها 30 جرام من بعد 500 متر يكون لها نفس القوه مما لو سقطت من مسافه اقرب مع معرفتي ان القوه تساوي الكتله مضروبه في العجله الارضيه فهل للمسافه تأثير ارجو ان يكون هناك نقاش من الاخوه والاخوات وشكراً.

[محمد عريف]

أولاً أحب أن أرحب بك فى منتدانا الغالي

ثانياً بالنسبة للقوة التي تسقط بها النيازك فهي في الأصل ناتجة عن طاقة تحركها فالنيازك عبارة عن أجسام فضائية غير منتظمة الشكل تسير فى الفضاء بسرعة عالية تكون في المتوسط 40 كم / ثانية، وهي توجد في النظام الشمسي في حزام يسمي حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري، وهي تتدور حول الشمس ولكن قد يحدث اصطدام بينها أو تقوم جاذبية المشتري بتغيير مسار إحداها فتخرج عن مسارها المعروف إلي وجهة اخري قد تكون من بينها الأرض وبالتالي تصطدم تلك الأجسام بالارض، وتتوقف سرعة الاصطدام علي سرعة الأرض بالنسبة لهذا الجسم الفضائي.

من المعروف أن الأرض تدور حول الشمس بسرعة 30 كم / ث فإذا صادف أن كان اتجاه حركة الجسم الفضائي عكس اتجاه حركة الأرض فإن سرعة الاصطدام تكون 70 كم / ث، إما إذا كان اتجاه حركة الجسم فى نفس اتجاه حركة الارض كانت سرعة الاصطدام 10 كم /ث فقط.

وبالتالي تكون طاقة الحركة فى الحالة الأولي أكبر بكثير من الحالة الثانية وبالتالي تكون قوة الاصطدام أعلي وأعنف.

كما تتوقف طاقة الاصطدام علي كتلة هذا الجسم فكلما كانت الكتلة أكبر كان الأصطدام أكبر وأقوي.

ثالثاً بالنسبة لحجم الحفرة فهي تنتج من الانفجار الهائل الذي يحدث نتيجة تحول كل طاقة حركة الجسم إلي طاقة حرارية تعمل علي تبخير جزء من مساحة الاصطدام بالأرض يعمل مما يتسبب في اندفاع الغازات بسرعات جنونية مما يتسبب فى عمل تلك الحفر العملاقة التي لا تتناسب مع حجم الجسم الساقط.

ولعل أبلغ وصف لتلك الحالة هي أن القنبلة عندما تنفجر في مكان ما تعمل حفرة أكبر بكثير من حجمها والسبب فى ذلك قوة الانفجار.

ولا تلعب المسافة أي دور فى تحديد قوة الاصطدام مطلقاً بل تتحدد بثلاثة أشياء
1- سرعة الجسم لحظة الاصطدام.
2- كتلة الجسم لحظة الاصطدام.
3- زاوية الاصطدام.

رابعاً بالنسبة لسقوط حصاة من علي ارتفاع معين فإن المسافة تلعب دورا كبيرا وهاما وحيويا فى قوة الاصطدام والسبب فى ذلك هو عجلة الجاذبية الأرضية.

فكلما كان الجسم أبعد ولكن فى حدود تأثير الجاذبية الأرضية كلما كانت سرعة اصطدامه بالأرض أكبر، كما أن طاقة الوضع للجسم تكون أكبر وبالتالي تكون قوة الاصطدام أكبر.

كما أن قوة الاصطدام تتوقف علي درجة ليونة الجسم الساقط أو الجسم المصدوم والسبب فى ذلك أن قوة الاصطدام تتوزع علي مساحة أكبر ووقت أكبر عند الاصطدام مثل الاصطدام مع الاسفنج أو سقوط كيس من القش.

أرجو أن أكون قد أوفيت فى الشرح

مع وافر احترامي وتقديري

[التميمي13]

الأستاذ محمد عريف لقد اجبت اجابه وافيه فلك الشكر الجزيل لكني اطمع في المزيد فلو سقطت حصاه كتلتها 100جرام من علو 100 متر فالقانون الذي يحكم الحاله هو قانون نيوتن القوه=الكتله في عجلة الجاذبيه يعني 100*9.8/1000 =98.نيوتن قد لا اكون مصيب في الوحدات لكن لو سقط من بعد 500م كم قوة السقوط علماً أن زمن السقوط يختلف بالتالي السرعه النهائيه قد تختلف

الاستاذ العزيز محمد انا خريج قديم جداً لم ادرس الفيزياء الا في الثانويه واولى وثانيه جامعه بساعات قليله جداً ووجدت أن منتداكم الرائع وشخصكم الموقر وباقي الاخوه العزاء قد يفيدني فما يطرء علي من تساؤلات حفظك الله ورعاك.

[محمد عريف]

عزيزي التميمي

إن تلك المسألة التي قمت بحسابها صحيحة ولكن دعني أوضح لك شيئاً أن ما قمت بحسابه هو وزن الجسم ومن المعروف أن وزن الجسم ماهو إلا قوة جذب الأرض له، فأنت قمت بحساب قوة جذب الأرض لتلك الحصاة

وعلي بعد 100 متر أو حتي 500 متر فإن قوة جذب الأرض للجسم متساوية عملياً.

ولكن الفرق هو في طاقة الوضع فطاقة الوضع هي حاصل ضرب وزن الجسم في الارتفاع
وبالتالي كلما كان ارتفاع الجسم أعلي كلما كانت طاقة وضعه أكبر وبالتالي تتحول كل هذه الطاقة إلي طاقة حركة لحظة اصطدامه بالارض.

وتخبرنا قوانين الحركة أنه كلما سقط الجسم من علي ارتفاع أكبر كانت سرعة اصطدامه أكبر، وفي تلك الحالة فإن العجلة التقصيرية المؤثرة عليه لكي يتوقف بعد الاصطدام تكون اكبر وبالتالي تكون قوة الاصطدام أكبر لأن العجلة أكبر، ولا يجب أن نخلط بينها وبين عجلة الجاذبية الارضية فشتان الفارق بين العجلة المحركة للسيارة و العجلة الناتجة عن قوي الاحتكاك عند فرملة السيارة

فعجلة الجاذبية الأرضية تسبب سقوط الجسم لكن عند الاصطدام يؤثر الجسم المصدوم سواء أكان الأرض أو أي شئ آخر علي الجسم الساقط بعجلة تقصيرية لكي يمنعه من الحركة

وهذا السبب فى كون الجسم الساقط من ارتفاع أكبر يعاني تهشماً أكبر بسبب أن قوة اصطدامة الناتجة عن سرعته العالية تكون اكبر وقوة الاصطدام هنا ناتجة من العجلة التقصيرية التي يؤثر بها الجسم المصدوم علي الجسم الساقط.

مع وافر احترامي وتقديري

[MrBerliner]

شكرا على الشرح، لكن عندي تساؤل.. بشكل عام كلما زاد الإرتفاع زادت سرعة التصادم بالأرض وبالتالي قوة التصادم الناتجة.. لكن يبدوا أن تأثير زيادة الإرتفاع على سرعة الاصتدام محدودة.. (بعد ارتفاع معين يتوقف تأثير زيادة الإرتفاع على سرعة الإصتدام).. ففي صفحة السقوط الحر في ويكيبديا، مكتوب "هذا يفسر سبب ثبات سرعة الاجسام بعد مسافة معينة من سقوطها مهما زاد الارتفاع. مثلا تصبح سرعة سقوط الإنسان النهائية من 50 إلى 250 متر في الثانية اعتمادا على وضعية السقوط وربما كان هذا السبب عاملا ساعد في نجاة فيسنا فولوفيك صاحبة الرقم القياسي العالمي في السقوط من طائرة بدون مظلة."
goo.gl/sj7YQM فما هو تفسير ذلك وكيف يمكن حساب الإرتفاع الأقصى المؤثر في سرعة الإصتدام؟! تحياتي.

[محمد عريف]

شكرا على الشرح، لكن عندي تساؤل.. بشكل عام كلما زاد الإرتفاع زادت سرعة التصادم بالأرض وبالتالي قوة التصادم الناتجة.. لكن يبدوا أن تأثير زيادة الإرتفاع على سرعة الاصتدام محدودة.. (بعد ارتفاع معين يتوقف تأثير زيادة الإرتفاع على سرعة الإصتدام).. ففي صفحة السقوط الحر في ويكيبديا، مكتوب "هذا يفسر سبب ثبات سرعة الاجسام بعد مسافة معينة من سقوطها مهما زاد الارتفاع. مثلا تصبح سرعة سقوط الإنسان النهائية من 50 إلى 250 متر في الثانية اعتمادا على وضعية السقوط وربما كان هذا السبب عاملا ساعد في نجاة فيسنا فولوفيك صاحبة الرقم القياسي العالمي في السقوط من طائرة بدون مظلة."
goo.gl/sj7YQM فما هو تفسير ذلك وكيف يمكن حساب الإرتفاع الأقصى المؤثر في سرعة الإصتدام؟! تحياتي.

جميل جدًا هذا التساؤل ..

كل ما ذكرناه سيدي هو في حالة إهمال تأثير الهواء علي الجسم الساقط نحو الأرض ..

لكن عند الأخذ في الاعتبار مقاومة الهواء بالطبع فإن النتائج تحيد تمامًا عن قوانين الحركة والسقوط الحر .. لأن الجسم الساقط نحو الأرض في الهواء لا يقع تحت تأثير قوة الجاذبية وحسب .. بل يقع تحت تأثير مقاومة الهواء التي يكون اتجاه عملها عكس الجاذبية الأرضية ..

وفي كل الأحول عند تكرار التجربة في نفس المكان ولنفس الشخص ومن نفس الارتفاع فإن قيم النتائج تختلف بسبب اختلاف أحوال الطقس .. من كثافة الهواء والضغط الجوي واتجاه الرياح ..

كما أن وضعية السقوط المشار إليها هنا تتعلق بانسيابية الشخص الساقط بالنسبة للهواء .. فكلما كان الشخص أكثر إنسيابية كان أقل مقاومة للهواء وبالتالي يصل إلي سرعات سقوط أكبر ..وتلك الحالات تحدث عندما يسقط الشخص بشكل رأسي تمامًا رأسه إلي أسفل ويضم كل من أرجله وذراعيه إلي جسده .. بينما تكون الشخص أقل انسيابية عندما يسقط بشكل أفقي بمعني أن يهبط علي بطنه ويفرد كل من ذراعيه وأرجله .. ويستخدم هواة الهبوط بالمظلات هذه الوضعية حتي يقضوا أكثر وقت ممكن في الهواء .. وتكون سرعة هبوطهم أقل بطريقة تمكنها من فتح المظلة دون مشاكل ..

والمشكلة في مقاومة الهواء أن تتناسب في السرعات المنخفضة مع سرعة السقوط .. ثم تتحول في سرعات أعلي إلي تناسب مع مربع السرعة .. ثم في سرعات أعلي مع مكعب السرعة .. وتقريبًا عند سرعة أربعة أضعاف سرعة الصوت تتناسب مع السرعة مرفوعة للأس الرابع .. وبالتالي فإن عند سرعة هبوط معينة فإن القوة المؤثرة بها مقاومة الهواء على الشخص الساقط تكون كبيرة بدرجة تعادل تمامًا قوة الجاذبية الأرضية فيسقط الشخص سقوطًا حرًا بسرعة ثابتة ولا تخضع سرعته لأي تسارع بسبب وقوعه تحت تأثير قوتان متساويتان في المقدار ومتضادتان في الاتجاه هما الجاذبية لأسفل ومقاومة الهواء لأعلي ..

مع وافر احترامي وتقديري

[التميمي13]

جزاك الله خير اخي العزيز الأستاذ محمد عريف ونفع بعلمك وحفظك ورعاك.