الفيزياء

مخططات الجسم الحر

2011 مكتبة الفيزياء قوانين الحركة

بيتي بورنيت

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مخططات الجسم الحر الجسم الحر الفيزياء

تعتمد اللغة أساساً في وصف الحركة وتعريف المصطلحات العلمية المختلفة على الرياضيات والمعادلات. 

ورغم أن هذه المعادلات والحسابات الرياضية قد تكون مربكة للأشخاص المعتادين على اللغة الأدبية أو العادية، إلا أن هذه المعادلات والعبارات الاصطلاحية تساعد على جعل الرياضيات عموماً مفهومة على المستوى العالمي

إذ يمكن "ترجمة" المعلومات المستخدمة في توضيح الحركة بلغة الرياضيات إلى رسوم ومخططات بيانية تُسهّل فهم هذه المعلومات لبعض الأشخاص.

 

مخططات الجسم الحر

تُمثل مخططات الجسم الحر أحد أشكال اللغة الرياضية، وتُستخدم هذه المخططات في توضيح المقدار والاتجاه النسبيين لجميع القوى المؤثرة في الأجسام في أوضاع محددة.

كي ترسم أحد مخططات الجسم الحر اختر جسماً قابلاً للحركة، مثل السيارة أو الطلقة أو أحد الأشخاص أو أي شيء قادر على الحركة أو التحريك، وامنح هذا الجسم شكلاً محدداً.

يمثل المربع في المخططات البيانية الواردة أدناه هذا الجسم، لكن استخدام الأسهم في هذا الشكل التمثيلي يجعله أكثر واقعية من خلال إظهار جميع القوى المؤثرة في الجسم بحيث تصبح قراءة هذا الرسم البياني أمراً ممكناً.

 

يوضح المخطط البياني رقم (1) أربع قوى تؤثر في الجسم (المربع): القوة العمودية والقوة المطبَّقة وقوة الجذب وقوة الاحتكاك، ويمثل حجم السهم المستخدم مقدار القوة كما تبدو مقادير القوى المؤثرة في هذه الحالة متساوية، كما يوضح اتجاه كل سهم اتجاه تأثير القوة.

ويمثل المخطط البياني رقم (2) طفلاً يتعلق بأرجوحة ألعاب بهلوانية متدلية من السقف بواسطة سلسلتين، ويبيّن هذا الشكل قوة التوتر الموجودة في السلاسل وقوة الجاذبية التي تؤثر في الطفل .

 

يمثل المخطط البياني رقم (3) مظلياً أثناء سقوطه من الجو بسرعة متجهة ثابتة، وكيف تعمل مقاومة الهواء على إبطاء سرعة هبوطه.

 

والمخطط البياني رقم (4) عبارة عن سيارة تتجه يميناً وتخفف سرعتها حيث يخضع الجسم في هذه الحالة إلى تأثير عدة قوى وهي: القوة العمودية والاحتكاك والجاذبية، كما هو مُبيّن في هذا المخطط البياني التوضيحي.

توفر المخططات والرسوم البيانية والتوضيحية والخرائط وسيلة مفيدة؛ لأنها تساعد على تقديم تواصل بصري للمعلومات المعقدة.

 

إن فهم المبادئ الأساسية يساعدنا على تفسير المعلومات بسرعة دون حاجة إلى استخدام أي كلمات، وتُستخدم هذه المخططات والرسوم البيانية في الصحف والمجلات في مختلف أنحاء العالم، لما تتميز به من سهولة لا تحتاج إلى الترجمة.

إضافة إلى ذلك ،تعرض هذه الرسوم البيانية والتوضيحية جوهر القوانين الفيزيائية وتشرح كيفية عمل الأشياء بموجب مبادئ الفيزياء.

يعود الفضل في معرفتنا بكمية عمل الآلات إلى إسحاق نيوتن الذي أرست قوانينه الثلاثة للحركة أساس الفيزياء الحديثة، كما مهّد فهم نيوتن للميكانيكا (أو علم الحركة) الطريق أمام الثورة الصناعية واختراع مئات آلاف الآلات عبر السنوات الثلاثمئة الماضية.

مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪العلم المنسي
المؤلف: إس دي تاكر SD Tucker ■ الناشر: أمبرلي Amberley ■ السعر: 18.99 جنيه إسترليني/29.95 دولار أمريكي ■ الإصدار: صدر فعلياً
نسمع دائماً حكايات النجاح العلمي. آينشتاين، وداروين وأرخميدس، كلها أسماء شائعة، وتحظى بما تستحقه من التقدير لمساهماتها في المجتمع. ولكن ماذا عن العلماء الذين لم يتصدروا عناوين الأخبار؟ أولئك الذين أجروا تجارب لم تنتشر قطّ؟ يهدف كتاب «العلم المنسي» إلى سرد قصصهم، كما يعلّق على الممارسات العلمية بشكل عام. وفي حين أن ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪حيوانات تتغذى بالطاقة الشمسية
قلم: سكوت داتفيلد
باعتبارها الألواح الشمسية الطبيعية للأرض، تحصل النباتات على الطاقة من تحويل ضوء الشمس إلى طعام في عملية تسمى البناء الضوئي Photosynthesis. وهي قدرة ضمنت بقاء الكائنات الذاتية التغذي Autotrophs- وهي مخلوقات تنتج طعامها بنفسها- لنحو بليوني سنة. ولكنه اتضح أن النباتات لا تحتكر عملية البناء الضوئي، إذ وجد أيضاً عدد قليل من أنواع الحيوانات التي تهوى فن تحويل الضوء. خذ حشرة المَنّ أسرثوسيفون بايسوم Acyrthosiphon pisum، مثلا. ... (قراءة المقال)