Newton's First Law of Motion

Newton's First Law (Galileo's Law of Inertia).

فى هذا الفيديو أريد أن أتحدث قليلاً عن قانون نيوتين الأول للحركة

و هو ترجمة لمبادئ نيوتن من اللاتينية إلى الإنجليزية

إذاً فالقانون الأول : كل جسم يبقى فى حالة السكون

فى حالة السكون أو يتحرك فى خط مستقيم بسرعة ثابتة ما لم

تؤثر عليه قوة تغير حالته

إذاً بطريقة أخرى لصياغة ما يقولون أن كل جسم يبقى

كل جسم يبقى في حالة السكون او يتحرك بسرعة منتظمة

ما لم تؤثر عليها قوة تغير حالته , مالم تؤثر عليه قوة

خاصةً القوى غير المتزنة وسوف أشرح ذلك فيم بعد.

إذاً اذا كان لدي جسم في حالة السكون التام

بحيث .... هذا شئ شاهدناه من قبل ، لنقل أنه لدى صخرة.

لدى صخرة فى مكان ما و توجد على أرض عشبية

أستطيع أن ألاحظ هذه الصخرة و أنها لا تتحرك و نفترض أن شيئاً ما لم يحدث لها.

لو لم تطبق عليها أى قوة ستبقى هذه الصخرة ثابتة فى مكانها.

إذاً فالجزء الأول واضح : أن كل جسم يبقى فى حالته الساكنة.

وحيث اني سانتقل للجزء الثاني: أن تؤثر عليها قوة.

فالصخرة سوف تظل ساكنة ما لم تؤثر عليها أى قوة.

إلا إذا حاول أحد دفع الصخرة أو دحرجتها أو يفعل أى شئ لها.

و الشئ الأقل بديهية فى ا القانون الاول هو الجزء الثانى منه.

كل جسم يبقى إما فى حالة سكون أو فى حالة حركة منتظمة فى خط مستقيم.

إلا إذا أثرت عليها قوة غيرت حالته.

لذا فقانون نيوتن الأول ، أعتقد أنه يجب عمل هامش صغير هنا

لأن الصورة اليمنى لنيوتن.

و لكن إذا كان هذا قانون نيوتن الأول فلما هذه الصورة الكبيرة لهذا الشاب هنا؟

جيد ، السبب أن قانون نيوتين الأول هو حقاً إعادة صياغة لقانون القصور الذاتى لهذا الشاب

و هذا الشاب حقا احد العملاقه في الحضاره ، هذا هو جاليليو

و هذا هو أول شخص يصيغ قانون القصور الذاتى

و نيوتن أعاد صياغته قليلاً و نظمه بقوانينه

و لكنه فعل أشياء أخرى كثيرة جداً جداً

لذا يجب أن نعطى جاليليو شرف قانون نيوتين الأول.

لذا فقد جعلت صورته أكبر هنا

و لكنّى كنت متحير!

إذاً فنحن نفهم أنه لو شئ ما فى حالة ساكنة سوف بقى هكذا ما لم تؤثر عليه قوة.

و فى بعض التعريفات ستجد " ما لم تكون هناك قوى غير متزنه "

و السبب فى قولهم غير متزنه أنه يمكن ان تتوجد قوتين تؤثران على الشئ

و يمكن أن يكونا متزنتين.

على سبيل المثال : أستطيع دفع الصخرة من هذا الجانب بقوة محددة المقدار

و لو دفعت الصخرة من هذا الجانب بنفس مقدار القوة فلن تتحرك الصخرة

الطريقة الوحيدة لتتحرك الصخرة لو هناك مقدار من القوة على جانب أكبر من مقدارها على الجانب الآخر

فإذا كان لديك قوى غير متزنة

فلو لدينا طن من .... ، أعتقد أن الصخرة تشبيه سئ

لنستخدم الثلج لأنه أسهل فى الحركة

أو ثلج على الجليد

حسناَ يوجد لدى هنا جليد و يوجد قالب من الثلج فوقه

إذاً فنحن معتادين على فكرة أنه لو لم تؤثر عليها قوة فإن الثلج لن يتحرك

و لكن ماذا يحدث إن قمت بدفع الثلج بمقدار معين من القوة من جهة

و دفعت أنت الثلج بنفس مقدار القوة من الجانب الآخر؟

ستبقى قالب الثلج ثابت ولا يتحرك

إذاً فهذا ما يسمى ب القوى المتزنه

القوى المتزنه

إذاً فالطريقة الوحيدة لتغيير حالة الثلج - لتغير حالته من حالة الثبات - هى القوى غير المتزنه

إذاً فلو أضفنا بعض القوة على هذا الجانب ستزيد على القوة فى الجانب الآخر

و ستلاحظ أن قالب الثلج سيتحرك فعلاً فى هذا الاتجاه

و لكن أظن أن هذا الجزء واضح : فالشئ الذى فى حالة سكون سيبقى ساكن ما لم يتأثر

بقوة غير متزنة

و ما هو أقل وضوحا هو فكرة أن شيئا ما يتحرك بانتظام فى خط مستقيم

وهي طريقة أخرى لقول أن شيء لديه سرعة ثابتة

سرعة ثابتة

ما يقوله لو أن شيئاً يسير بسرعة منتظمة سيظل يسير بهذه السرعة المنتظمة بلا حدود

إلا إذا تعرض لقوة غير منتظمة

وهذا أقل بديهية ؛ لأن كل شئ فى خبرتنا اليشرية

حتى لو دفعت هذا القالب الثلجى سوف يتوقف فى النهاية

لن يظل يسير مدى الحياة حتى لو افترضنا أن هذا الجليد ممتد إلى ما لا نهاية

هذا القالب سوف يتوقف فى النهاية
أو لو رميت كرة تنس سوف تتوقف أيضاً

سوف تتوقف عن القفز ، أو لو دحرجت كرة البولينج ، أو أى شئ

لم نشاهد من قبل فى تجاربنا البشرية ، يبدو أن كل شئ سوف يتوقف

لذا فهو شئ غير بديهى أن تقول أن شئ ما فى حالة الحركة سوف يظل يتحرك إلى ما لا نهاية

بديهياً إذا أردت أن تبقى شئ ما فى حالة حركة

فعليك أن تضعها تحت تأثير القوة و عليك تحفيزها بالمزيد من الطاقة لتستمر فى الحركة

فسيارتك لن تسير إلا إذا استمر المحرك فى إحراق الوقود و استهلاك الطاقة

إذاً عم يتحدثون؟

حسناً ، فى كل هذه الأمثلة - وأعتقد أن هذا هو فى الواقع فكرة رائعة من كل

هؤلاء الزملاء أن كل هذه الأشياء ستظل فى حالة حركة دائمة

الكرة ستسير للأبد ، قالب الثلج سيسير للأبد

إلا فى حالة وجود قوى غيرمتزنه تؤثر عليها لإيقافها

و فى حالة الثلج الذى على الجليد لا يوجد احتكاك كثير

يوجد القليل من الاحتكاك بينهما

و هنا فى هذا الموقف قوة الاحتكاك سوف

تعمل فى عكس اتجاه حركة الثلج

و الاحتكاك حقيقةً يأتى من المستوى الذرى

فلو لديك جزيئات مياه فى البنية الشبكية لمكعب الثلج

و لديك جزيئات مياه فى البنية الشبكية للبحر المتجمد الذى يوجد عليه المكعب

فهم يفعلون نوع من التصادم و التكسر على بعضهم البعض

بالرغم من أن كليهما أملس ، ولكن يوجد هنا عيوب

فهم يتصادمون و يحتكون ببعضهم مما يولد القليل من الحرارة

و سيعملان فى الأساس ضد الحركة

لذا توجد قوة احتكاك والتى تطبق هنا مما يؤدى إلى توقفه

و ليست فقط قوة الاحتكاك ، ولكن يوجد مقاومة من الهواء

فقالب الثلج سوف يتصادم مع كل جزيئات الهواء

ربما لا تكون ملاحظة فى البداية ولكن بالتأكيد ستمنعها من السير للأبد

نفس الشئ مع الكرة التى ألقيت فى الهواء

بالتأكيد سوف تصطدم بالأرض فى نقطة معينة وذلك بسبب الجاذبية،فهذه قوة أخرى تؤثر عليها

ولكن حين تصطدم بالأرض فإنها لن تقفز إلى الأبد بسبب الاحتكاك أيضاً

خاصةً لو كان هناك عشب هنا فسوف يعمل على إيقافها

و حتى لو كانت فى الهواء سوف تتباطأ سرعتها ولن تسير بسرعة ثابتة

لأن كل جزيئات الهواء تلك سوف تتصادم معها

و تبذل قوة تقلل من سرعتها

ان ما يثير الدهشه في تفكير هؤلاء الشباب قد يكون خيالا حقيقيا

عندما لا تتواجد قوة الجاذبية الارضيه , عندما لا يتواجد الهواء لبطئ حركة الاشياء

وهم ايضا تخيلو حقيقة ان يستمر الجسم في حركته

والاسباب التي دعت كلا من غاليليو وفرانكلي ليفكرو به

هو دراسة حركة الكواكب في المدارات .

واعتقدو عدم وجود مقاومه للهواء هناك

وهذا هو سبب حركة الكواكب في مداراتها بشكل مستمر

وساطلق عليها مفهوم السرعه (speed) لانها تغير اتجاه حركتها باستمرار

سرعتها لا تتباطئ نهائيا , لانه لا يوجد سبب في الفضاء يبطئ حركتها لهذه الكواكب

على أية حال , اتمنى ان تجد هذا الامر ساحر كما وجدته انا

لانه لمستوى معين يبدو كانه امر مخادع بشكل واضح , لكن في مستويات اخرى هو غير واضح

خاصه الحركه المنتظمه في خط مستقيم

ولجعل الامور اكثر وضوحا , اذا كانت الجاذبيه الارضيه غير متواجد ولا مقاومه للهواء .

وانت قمت برمي كره ,, تلك الكره ستستمر في حركتها في ذلك الاتجاه للابد

مالم تؤثر عليها قوة غير متزنة وتوقف حركتها.

طريقه اخرى للتفكير , وهذا المثال تشاهده في حياتك اليوميه

وكنت اتواجد في طائرة , تتحرك بسرعة ثابته (constant velocity)

ولا يوجد اي اضرابات في الطائره

بحيث انا اجلس في الطائرة من جهة اليمين , وهي تتحرك بسرعه ثابته (constant velocity)

بطريقه سلسه تمام , لا اضطرابات

لا يوجد طريقه لاخبرك ان الطائرة تتحرك دون ان انظر من النافذه

ولنفرض انه لا يوجد نوافذ في تلك الطائرة , هي تتحرك بسرعة ثابته ( constant velocity)

ولا يوجد اي اضطرابات ,, ولافرض انه لا استطيع سماع اي صوت

وبالتالي لن اسمع صوت المحرك

لا يوجد طريقه تشعرني بان الطائره تتحرك

لانه في الاطار المرجعي الذي اتواجد فيه , متطابق تماما

لتك الطائرة المتواجدة على سطح الارض

وفي الحقيقه انه من البديهي جدا التفكير انهما حالتان متطابقتان

الحركه بسرعة ثابته (constant velocity) او البقاء في حالة السكون .

في الواقع انت لا تستطيع اخبارنا ايا من الحالات منها تتواجد !