تعتمد المسافة الأفقية التي تقطعها المقذوفة على المسافة الرأسية للقذيفة، وكذلك قوة القذيفة وتأثير قوة جاذبية الأرض عليها، وفي هذا المقال سنشرح بالتفصيل جميع المعلومات والقوانين الفيزيائية يشرح حركة المقذوف، وسنذكر قانون المسافة الأفقية التي تقطعها المقذوفات.
ما هي حركة المقذوفات
حركة المقذوفات هي حركة الجسم الذي تم إلقاؤه بقوة في الهواء، ويكون شكل حركة الأجسام التي تم إلقاؤها على شكل منحنى، وهناك مقذوفات عمودية تُسقط عموديًا، أي بزاوية 90 درجة من سطح الأرض، وهناك مقذوفات أفقية أو مائلة، تُسقط قطريًا على سطح الأرض، بحيث تخلق حركة المقذوف زاوية أقل من 90 درجة مع سطح الأرض، والقذيفة تخضع فقط لتسارع الجاذبية. يسمى الجسم الذي تم إسقاطه بالقذيفة ويسمى مساره مسار القذيفة. لوصف حركة جسم مقذوف، يجب أن نتعامل مع سرعة الجسم وتسارعه في كل لحظة. حركة منحنية، والتي تتعامل أيضًا مع حركة الجسم، حيث أن للجسم المسقط نوعين من الحركة، وهما الحركة الأفقية وهي بعد واحد، حيث يسقط الجسم من موضعه الأصلي بعد السقوط على الأرض، ويوجد إزاحة رأسية تتوافق مع ارتفاع المقذوف بالنسبة لسطح الأرض. .
قوانين المقذوفات الرأسية
المقذوفات العمودية هي المقذوفات التي تتحرك عموديًا، بحيث يتم قصفها بزاوية متعامدة مع سطح الأرض، ويبدأ هذا عندما يتأثر الجسم بقوة عمودية صاعدة، ثم يرتفع الجسم بسرعة، وينخفض تدريجيًا حتى يصل إلى أعلى ارتفاع ممكن، وعند أعلى ارتفاع تكون سرعة سقوط الجسم صفرًا، ثم يعود الجسم إلى الأرض تحت تأثير تسارع الجاذبية، وهناك قوانين تسمح لنا بدراسة الحركة من المقذوفات وهذه القوانين هي:
القانون الأول
السرعة النهائية = السرعة الابتدائية – (تسارع الجاذبية × الوقت الكلي) P2 = P1 – (C × G)، حيث:
السرعة النهائية → P2: هي السرعة النهائية للجسم مقاسة بالمتر / الثانية.
السرعة الابتدائية → P1: هي مقدار السرعة الأولية للجسم المقاسة بالأمتار / الثانية.
تسارع جاذبية الأرض → أ: هذا هو مقدار تسارع جاذبية الأرض، والذي يساوي 9.81 م / ث².
إجمالي الوقت → g: هو وقت قياس السرعة النهائي، ويقاس بوحدات الثواني.
القانون الثاني
التغيير في الإزاحة الرأسية = (السرعة الأولية × الوقت الإجمالي) – (½ تسارع الجاذبية × الوقت الإجمالي²) Δ y = (w 1 xg) – (j xg تربيع) حيث:
التغيير في الإزاحة الرأسية ← r: مقدار التغيير في الإزاحة الرأسية، مُقاسًا بالأمتار.
السرعة الابتدائية → P1: هي مقدار السرعة الأولية للجسم المقاسة بالأمتار / الثانية.
تسارع جاذبية الأرض → أ: هذا هو مقدار تسارع جاذبية الأرض، والذي يساوي 9.81 م / ث².
إجمالي الوقت → g: هو وقت قياس السرعة النهائي، ويقاس بوحدات الثواني.
القانون الثالث
السرعة النهائية² = السرعة الابتدائية² – (2 × تسارع الأرض × التغير في الإزاحة الرأسية) S²2 = w²1 – (2 xcxh) حيث:
التغيير في الإزاحة الرأسية ← r: مقدار التغيير في الإزاحة الرأسية، مُقاسًا بالأمتار.
السرعة الابتدائية → P1: هي مقدار السرعة الأولية للجسم المقاسة بالأمتار / الثانية.
السرعة النهائية → P2: هي السرعة النهائية للجسم مقاسة بالمتر / الثانية.
تسارع جاذبية الأرض → A: هو مقدار تسارع جاذبية الأرض، والذي يساوي 9.81 م / ث².
المسافة الأفقية التي قطعتها المقذوفة.
تعتمد المسافة الأفقية التي يقطعها الجسم على كمية القذيفة وقوتها، بالإضافة إلى تأثير قوة جاذبية الأرض، وكذلك سرعة الجسم وتسارعه في الهواء. يمكن حساب المسافة الأفقية التي يقطعها جسم مُسقط باستخدام القوانين الفيزيائية التالية:[3]
القانون الأول
السرعة في المحور x = السرعة x جيب تمام الحركة P x = wx cos∅، حيث:
السرعة على طول المحور x → xyx: هي مقدار السرعة على طول المحور x للجسم ويتم قياسها بالمتر / الثانية.
السرعة → P: هي السرعة الكلية للجسم، وتُقاس بالأمتار / الثانية.
جيب تمام زاوية الحركة ← جيب تمام الزاوية: هو جيب تمام الزاوية بين حركة القذيفة والمحور x.
القانون الثاني
السرعة على المحور y = السرعة x جيب الحركة P y = px sin حيث:
Y → YY Axis Velocity: هذا هو مقدار السرعة على طول المحور Y للكائن، ويتم قياسه بوحدات متر / ثانية.
السرعة → P: هي السرعة الكلية للجسم، وتُقاس بالأمتار / الثانية.
جيب الحركة → Jv: هو جيب الزاوية بين حركة المقذوف والمحور x.
القانون الثالث
الحركة الأفقية للجسم = السرعة الأفقية الأولية x الوقت الإجمالي P = pxxg حيث:
الإزاحة الأفقية لجسم ما → q: هي مقدار إزاحة الجسم عن موضعه الأصلي، وتُقاس بالأمتار.
السرعة الأفقية الأولية → SP: هي مقدار السرعة الأفقية للجسم المقاسة بالأمتار / الثانية.
إجمالي الوقت → g: هي مدة قياس السرعة، وتُقاس بوحدات الثواني.
في ختام هذا المقال سنعرف أن المسافة الأفقية التي تقطعها المقذوفة تعتمد على قوة المقذوف وسرعة وتسارع القذيفة في الهواء، كما أوضحنا ماهية المقذوفات الموجودة في الهواء.