قانون نيوتن الأول: ما هو ، أمثلة ، تمارين

ال أولقانونفينيوتن، المعروف أيضًا باسم المبدأيعطيالتعطيل، ينص على أن الجسم كله يظل في حالة راحة أو في حركة مستقيمة وموحدة إذا ألغت القوى المؤثرة عليه بعضها البعض. تم وضع قانون القصور الذاتي من قبل الفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن واستند إلى الملاحظات التي أدلى بها الإيطالي جاليليو جاليلي. إلى جانب المبدأ الأساسي للديناميكيات وقانون العمل ورد الفعل ، يشكل قانون القصور الذاتي مجموعة من القوانين التي تكمن وراء الأساس النظري ل ميكانيكا كلاسيكية.

اقرأ أيضا: سبعة أخطاء شائعة في دراسة الفيزياء

ما هو القصور الذاتي؟

ال التعطيل هي خاصية متأصلة للمادة ، أي كل الأجسام التي لديها قدر من معكرونة لديهم الجمود. المقياس الكمي لـ التعطيل من الجسم كتلته ، والتي يمكن قياسها كيلوغرامات، على سبيل المثال. يشير القصور الذاتي إلى ميل الجسم للبقاء في حالته الحركية ، وبعبارة أخرى ، فإن الجسم الذي يعاني من الكثير من القصور الذاتي يعارض بشدة التغيرات في سرعته.

القصور الذاتي هو خاصية للجسم تجعله يعارض أي عامل يحاول ذلك اجعله يتحرك أو ، إذا كان في حالة حركة ، فقم بتغيير حجمه أو اتجاهه ● السرعة. يستمر الجسم المتحرك في التحرك ليس بسبب قصوره الذاتي ، ولكن بسبب عدم وجود قوة قادرة على إبطائه أو تغيير اتجاهه أو تسريع حركته.

يمكن أن نشعر بالقصور الذاتي عندما نكون داخل مركبة متحركة ، على سبيل المثال. عندما تتسارع السيارة ، نشعر بضغط جسمنا على مقعد السيارة. وبالمثل ، عندما يتم فرملة السيارة بحدة ، فإننا نميل إلى الاستمرار في التحرك بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم. لذلك ، من أجل إدراك فعل القصور الذاتي ، نحتاج إلى أن نكون في إطار مرجعي متسارع ، وبهذه الطريقة فقط يمكن إدراك معارضة التغيير في حالة الحركة. انظر إلى الشكل أدناه:

في الحالات الموضحة في الرسم التوضيحي ، من الممكن ملاحظة عمل مبدأ القصور الذاتي.

الآن ، باستخدام بعض المصطلحات الفنية ، نقول إنه إذا كانت القوة الكلية المؤثرة على الجسم تساوي باطل، يمكن أن يكون هذا الجسم الراحة كما في الحركة المستقيمة المنتظمةكما هو موضح في الرسم البياني التالي:

إذا كانت القوة الناتجة صفرًا ، تكون سرعة الجسم إما ثابتة أو لا شيء.

أيضًا ، كلما زاد قصور الجسم ، زادت القوة اللازمة لتغيير حالة حركته. يقاس القصور الذاتي بمقدار الكتلة في الجسم.

حساب القصور الذاتي

وفقا ل قانون نيوتن الثاني، يمكن حساب القصور الذاتي للجسم من خلال النسبة بين القوة المطبقة و التسريع التي يتم الحصول عليها من خلال تطبيق تلك القوة.

يقيس القصور الذاتي النسبة بين القوة المطبقة والتسارع الذي تم الحصول عليه.

توضح لنا القائمة أعلاه أن ملف التعطيل من الجسد متناسب à الخضوع ل الذي يتم تطبيقه عليه و عكسيامتناسب خاصة بك التسريعأي أنه كلما زاد قصور الجسم ، زادت القوة اللازمة لإدخاله أو الخروج منه في حالة حركته الحالية.

نظرةأيضا: نصائح لحل تمارين قانون نيوتن

أمثلة على القصور الذاتي

• إذا سحبنا مفرش طاولة سريعًا من طاولة مليئة بالأشياء ، فمن الممكن إزالته دون إسقاط أي منها بفضل ميل هذه الأشياء إلى الحفاظ على حالة الراحة. هذا لأننا عندما نسحب المنشفة بسرعة عالية ، فإن قوة الاحتكاك بين الأشياء والمنشفة تكون ضئيلة للغاية ، وذلك بفضل سلوك معامل الاحتكاك الديناميكي.
• عند حدوث تصادم في السيارة ، يتم "دفع" ركاب السيارة إلى الأمام حيث يميلون إلى الاستمرار في التحرك في خط مستقيم. تتمثل إحدى طرق منع حدوث ذلك في استخدام القوة التي تقاوم هذه الحركة ، وهذا هو السبب في أن استخدام أحزمة الأمان أمر إلزامي.
• عندما ندور عدة مرات ، نشعر بالدوار لأن السائل الموجود داخل الأذن يستمر في الدوران بسبب القصور الذاتي.
• إن قوة g ، المستخدمة في تطبيقات الطيران ، هي في الواقع القصور الذاتي الذي يشعر به طيارو الطائرات عند الدوران الحاد أو السرعة العالية.

غالبًا ما يجب تدريب الطيارين المقاتلين على تحمل القصور الذاتي أثناء الطيران.

تمارين على قانون نيوتن الأول

السؤال رقم 1) توجد مساند للرأس في معظم المركبات اليوم ، حيث يوجد مساند كبيرة احتمال كسر أعناق ركاب السيارة في حالة حدوث تصادم من الخلف. جمل. المبدأ المادي القادر على تفسير الحاجة إلى مساند الرأس هو (أ):

أ) قانون نيوتن الأول.

ب) قانون نيوتن الثاني.

ج) قانون العمل ورد الفعل.

د) نظرية الطفو.

هـ) توازن القوى.

تعليق: الحرف ا

القرار: تعتبر مساند الرأس ضرورية بسبب ميل رؤوس الركاب للبقاء في حالة راحة عند حدوث تصادمات من الخلف ، على سبيل المثال.

السؤال 2) تحتوي معظم الغسالات على وظيفة طرد مركزي تستخدم في تجفيف الملابس جزئيًا. المبدأ المادي الذي يفسر بشكل صحيح عملية عملية الطرد المركزي هي (أ):

أ) قوة الطرد المركزي.

ب) مبدأ القصور الذاتي.

ج) التناوب.

د) الترجمة.

ه) عزم الدوران.

تعليق: حرف الباء

القرار: أثناء عملية الطرد المركزي ، يتم طرد السائل الموجود داخل الغسالات بسبب القصور الذاتي منذ ذلك الحين تحافظ على حركتها الدورانية ، تعمل قوة الجاذبية على السائل باتجاه مركز الآلة ، بحيث يقاوم قصور السائل هذا الخضوع ل.

السؤال 3) من الشائع في الرسوم الكاريكاتورية أن نرى مشاهد يتم فيها إطلاق سندان كبير ، يدمر أرضيات عدة طوابق حتى يصل إلى الأرض. على الرغم من المبالغة ، فإن سلوك الأمر مشابه لما نراه في الرسوم المتحركة. يتم تقديم التفسير المادي لهذا السلوك من خلال:

أ) قانون القصور الذاتي ، الذي ينص على أن الأجسام المتحركة تميل إلى البقاء في حالة حركة.

ب) قانون الفعل ورد الفعل ، الذي ينص على أن القوة التي يمارسها السندان على الأرض تساوي القوة التي تمارسها الأرض على السندان.

ج) قانون الجاذبية ، الذي يوضح أن السندان يسقط فقط بسبب تأثير تسارع الجاذبية.

د) قانون حفظ كمية الطاقة ، والذي ينص على أن كل الطاقة الميكانيكية الأولية تبقى ثابتة.

هـ) قانون كولوم ، الذي ينص على أن قوة الجذب الكهربائي مسؤولة عن تسريع السندان نحو الأرض.

نموذج: حرف أ. ما يفسر السقوط المستمر للسندان هو قانون نيوتن الأول. وفقًا لهذا القانون ، المعروف أيضًا باسم قانون القصور الذاتي ، فإن كتلة السندان تجعل ميلها إلى الاستمرار في التحرك بشكل كبير جدًا.

بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/primeira-lei-newton.htm