الحركة الدورانية واحدة من أشكال الحركة، وتُعرف الحركة الدورانية باسم حركة الاستدارة، وتتمثل الحركة الدورانية بالتفاف حول مركز الجسم نفسه على عكس الحركة الدائرية التي يبقى فيها الجسم على مسافة ثابتة من نقطة تقع خارجه، وتعتبر الحركة الدورانية منتظمة في حال كانت سرعة الدوران ثابتة، أما ما دون ذلك فتكون الحركة الدورانية غير منتظمة بسبب تغير سرعة الدوران، وتنتج الحركة الدورانية بسبب عزم القوة، سنقدم لكم بحث عن الحركة الدورانية في الفيزياء.

بحث عن الحركة الدورانية في الفيزياء

تتمثل الحركة الدورانية في دوران جسم معين حول نقطة أو محور ما، وتعتمد الحركة الدورانية بشكل أساسي على القوة، وقد وضّح العالم إسحاق نيوتن الحركة الدورانية على أنها متوسط القوة التي تؤثر على جسم قادر على الدوران.

استطاع العالم نيوتن شرح الحركة الدورانية على أنها دوران والتفاف بشكل ملحوظ حول المركز أو المحور أو النقطة الخاصة، وعبّر عنها بقانون يتمثل في العزم = القوة × المسافة × جاهـ، وقد شرح كمية المسافة الواردة في القانون على أنها المسافة التي تعرضت فيها للقوة الخارجية، كما شرح العالم نيوتن زاوية المعادلة على أنها الزاوية التي تربط بين القوة الخارجية والمسافة التي بينهما.

أمثلة على الحركة الدورانية

غن الحركة الدورانية هي حركة في مسار دائري  حول نقطة معينة ثابتة تبعد بعداً ثابتاً عن المسار الدائري، وهناك بعض الأمثلة على الحركة الدورانية نذكر منها:

  • دوران الأرض حول نفسها.
  • دوران عجلة السيارة أو الدراجة الهوائية.
  • دوران النواعير نتيجة المياه الجارية.
  • حركة مركز المروحة.
  • دوران الأفعوانية حول نفسها.
  • بعض الألعاب في مدينة الملاهي.

مكتشف قوانين الحركة الدورانية

إن أول من توصّل إلى القوانين الخاصة بالحركة هو العالم الفيزيائي إسحاق نيوتن، واستطاع من خلال قوانين الحركة تفسير الكثير من الظواهر التي توجد في الطبيعة، ولقد ساهمت قوانين نيوتن في تفسير العديد من الأحداث كالمقذوفات على سبيل المثال، كما استطاع التعرف على الكثير من الظواهر التي تحدث بعد ذلك من خلال قوانينه عن الحركة، ولقد أُطلق عليها قوانين نيوتن المتعلقة بالحركة.

اشتهر العالم إسحاق نيوتن ببصمته الواضحة في خدمة البشرية جمعاء، ولقد كانت أبحاثه علم تنتفع به البشرية على مر الأزمان والعصور، حيث تمكّن من دراسة الحركة في الفيزياء واستنتج قوانين الحركة الثلاثة  التي عُرفت باسم قوانين نيوتن، واستطاعت قوانين نيوتن تفسير وشرح العديد من الظواهر الكونية.

اشتملت قوانين نيوتن الثلاثة على كميات فيزيائية مثل: القوة، والسرعة اي حركة الجسم، وكذلك كتلة الجسم، وأصبح من السهل شرح الظواهر الكونية الفيزيائية اليومية أو الموسمية، هذا وتعتبر قوانين نيوتن للحركة أساس علم الميكانيكا والفيزياء الكلاسيكية في العالم.

لقد مضى ثلاثة قرون  على اكتشاف العالم نيوتن لقوانين الحركة، لكن مازال علماء الفيزياء يستخدمون هذه القوانين في أبحاثهم ونظرياتهم واكتشافاتهم الفيزيائية، حيث تكون قوانين نيوتن أساس كل بحث علمي أو اكتشاف فيزيائي.

قانون نيوتن الأول للحركة

يعتبر قانون نيوتن الأول هو أول قوانين والنظريات التي توصل لها العالم إسحاق نيوتن في شرح الحركة وتفسيرها،

  • ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم الساكن يبقى ساكن والحسم المتحرك يبقى متحرك ما لم تؤثر عليه قوة تغير من حالته الحركية أو سرعته أو اتجاهه.
  • أي أن الجسم الساكن يظل ساكناً إذا لم تؤثر عليه قوة خارجية تعمل على تحريكه.
  • والجسم المتحرك يبقى متحرك اذا لم تؤثر عليه قوة خارجية، فإذا أثرت على الجسم المتحرك قوة خارجية فإنها قد توقفه أو تزيد من سرعته أو تقلل من سرعته أو تُغير من اتجاه حركته.
  • يُطلق على قانون نيوتن الأول قانون القصور الذاتي، وذلك لأن الجسم يعجز عن تغيير حالته الحركية.

قانون نيوتن الثاني للحركة

يتركز قانون نيوتن الثاني على القوة الخارجية  التي تؤثر على الجسم سواء كان جسم ساكن أو متحرك، وقام بوضع قانون يُلخص هذه النظرية يتمثل في المعادلة القوة = كتلة الجسم × سرعة الجسم، أي أن القوة المؤثرة في جسم تعتمد على كتلته وسرعته.

  • يتمثل شرح قانون نيوتن الثاني بأن القوة الخارجية المؤثرة في جسم لابد أن تتساوى مع كتلة الجسم الساكن أو المتحرك مضروبة في سرعة هذا الجسم.
  • نستنج من قانون نيوتن الثاني أن كل جسم له قوة وسرعة، وعند ضرب كمية الكتلة الثابتة في كمية السرعة فإننا نحصل على مقدار القوة المؤثرة في الجسم.
  • عندما يتعرض الجسم الساكن لقوة خارجية فإنه سوف يتحرك في اتجاه القوة التي أثرت عليه، أما الجسم المتحرك إذا تعرض لقوة خارجية فإنها سوف تزيد من معدل الحركة، وقد يتغير اتجاه حركة الجسم وفق القوة المؤثرة عليه.

قانون نيوتن الثالث للحركة

تركز قانون نيوتن الثالث للحركة على رد الفعل الخاص الذي يعطيه أو يُحدثه الجسم عند تعرضه لقوة أو فعل معين، وينص قانون نيوتن الثالث على:

  • لكل فعل رد فعل مساوِِ له في المقدار ومُعاكس له في الاتجاه.
  • إذا تعرض جسم لفعل أو قوة خارجية  فإنه سيعطي رد فعل تكون متساوية في مقدار القوة لكنها معاكسة في الاتجاه.
  • يهدف قانون نيوتن الثالث لشرح حالة التفاعل بين أي جسمين بفعل قوة خاصة، بحيث يتحرك الجسمين في اتجاهين كل واحد عكس الآخر، لكن على الرغم من اختلاف  الاتجاهين إلا أنها يمتلكان قوة متساوية وثابتة.
  • يُطلق على قانون نيوتن الثالث اسم قانون الفعل ورد الفعل.

تطبيقات عملية على قانون نيوتن الثالث

هناك الكثير من التطبيقات العملية في الحياة اليومية أو التطبيقات العلمية على قانون نيوتن الثالث الذي يُعرف بقانون الفعل ورد الفعل، وهنا سنذكر أبرز التطبيقات والأمثلة على قانون نيوتن الثالث:

  • إنطلاق الصاروخ إلى الفضاء الخارجي، الفعل: خروج الغازات إلى الأسفل، رد الفعل: انطلاق الصاروخ إلى الأعلى.
  • حركة السبّاح في الماء، الفعل: دفع الماء إلى الخلف، رد الفعل: اندفاع السبّاح إلى الأمام.
  • إطلاق قذيفة من المدفعية، الفعل: خروج القذيفة من المدفعية إلى الأمام، رد الفعل: رجوع المدفعية إلى الخلف.
  • القفز عن منصة السباحة، الفعل: الضغط على المنصة لأسفل، رد الفعل: اندفاع السبّاح لأعلى والقفز في الماء.
  • البالون، الفعل: خروج الغازات من البالون للأمام، رد الفعل: اندفاع البالون للخلف.
  • اندفاع المياه في خراطيم الإطفاء، الفعل: اندفاع المياه للأمام في الخرطوم، رد الفعل: ارتداد رجل الإطفاء إلى الخلف.

مفهوم الحركة وأشكالها

الحركة تعني انتقال الجسم من مكان إلى مكان آخر بسرعة معينة واتجاه معين، فعندما يتغير مكان وجود الجسم أو يتغير موضع الجسم فهذا يعني أن الجسم تحرك، وتوجد الحركة على أربعة أشكال هي:

  • حركة انتقالية: يعني انتقال الجسم من مكان إلى مكان آخر، مثل: حركة السيارة، حركة الإنسان، حركة العصفور.
  • جركة دورانية: حركة الجسم في مسار دائري حول مركز معين ثابت، مثل: حركة المروحة، وحركة الأرض حول نفسها.
  • حركة دائرية: حركة الجسم في مسار دائري يبعد بعداً ثابتاً عن نقطة معينة، مثل: حركة الأرض حول الشمس، طواف الحجاج حول الكعبة.
  • حركة اهتزازية: يُقصد بها تذبذب الجسم حول نقطة معينة ذهاباً وإياباً، مثل: حركة الأرجوحة، حركة الأوتار، حركة بندول الساعة.

تُعبر الحركة بشكل عام عن تغير في موضع الجسم، أو انتقال الجسم بشكل كامل من نقطة لأخرى، أو تغير مؤقت في موضع الجسم، وللحركة أشكال هي: حركة دورانية، وحركة انتقالية، وحركة دائرية، وحركة اهتزازية، كما استطاع العالم اسحاق نيوتن شرح الحركة من خلال قوانين نيوتن الثلاثة، ولقد وضّحنا في هذا المقال شرح الحركة الدورانية وقوانين نيوتن الثلاثة وتطبيقات على الحركة الدورانية وأيضاً أمثلة حياتية على قانون نيوتن الثالث المعروف بقانون الفعل ورد الفعل، وتطرقنا إلى محاولات العالم إسحاق نيوتن في الوصول إلى قوانين تشرح الحركة والتي أصبحت أساس في علوم الفيزياء والميكانيكا.