المتفيزق مغامرا... يمسك رصاصةويقفز من السيارة ويلقي حقيبة النقود لرفيقه من سيارة المس

[تمام دخان]

المتفيزق مغامرا... يمسك رصاصةويقفز من السيارة ويلقي حقيبة النقود لرفيقه من سيارة المس

نتحدث هنا عن الحركة النسبية...
تعالوا نرى ذلك عن قرب...

عندما يقف أحد المارة على جانب الطريق لينظر إلى السيارة التي مرت عنه لتوها فإنه يرى أن السيارة تبتعد عنه بسرعة ما ولتكن مثلاُ 50 km\hr. باتجاه الشمال ، ولكن راكب السيارة يحس كأنما يتحرك ذلك الواقف على الطريق بسرعة مساوية لسرعة السيارة ولكن في الاتجاه المضاد أي 50 km\hr. باتجاه الجنوب ، ونقول عندئذ إن السيارة تتحرك بسرعة 50km\hr. بالنسبة للشخص ( أو بالنسبة للأرض باعتبارها ثابتة ) بينما يتحرك الشخص ( الواقف على الأرض ) بالنسبة للسيارة بنفس السرعة في الاتجاه المضاد .
وحينما يتحرك قارب في نهر فإن التيار يزيد من سرعته أو ينقصها ( حسب اتجاهه بالنسبة للتيار ) عندما يتحرك بطول النهر ، أما إن كان يتحرك بعرض النهر من نقطة على أحدى الضفتين إلى نقطة مقابلة على الضفة الأخرى فإنك ترى أن القارب لا يصل إلى النقطة المقابلة تماماً وتقول عند ذلك إن التيار قد جرف القارب وأبعده عن النقطة المنشودة ، وسوف يبدو القارب كأنما يتحرك باتجاه محصلة سرعته وسرعة التيار .
إن تفسير مثل هذه الظواهر يعتمد على مفهوم الحركة النسبية … موقع جسم بالنسبة لجسم آخر ، سرعة أحدهما بالنسبة للآخر وتسارعه كذلك .
دعنا نوضح ذلك ببعض الأمثلة...

مثال :
إذا كان لزاماً أن ترمي شيئاً من السيارة ( حقيبة مثلاً ) ولا تريد أن يصيبها تلف بحيث يتمكن آخر من التقاطها .. ففي أي اتجاه ترمي بها ؟
ربما نتوقع أن أحسن طريقة هي برميها فقط لتسقط من الشباك دون أن نقوم بقذفها بسرعة تساهم في تحطيمها .. ولكن الحقيقة أن مجرد إسقاطها يعرضها للتهشم لأنها في الواقع سوف تبدأ بسرعة السيارة ، وما إن تلمس الأرض حتى تبدأ بالتدحرج العنيف الذي يجعل خسارتها أمراً وارداً جداً .. والصواب أن قذفها بسرعة مساوية لسرعة السيارة وفي الاتجاه المعاكس سيجعل الحقيبة كأنما قد سقطت من الشباك على الأرض الأمر الذي يعتبر هيناً ولا يتوقع معه أن تتحطم هذه الحقيبة بسهولة ، فلو اعتبرنا سرعة السيارة بالنسبة للأرض vCE ، وسرعة قذف الحقيبة بالنسبة للسيارة vBC ، فإن سرعة تحرك الحقيبة بالنسبة للأرض هي : vBE=vBC+vCE

إذاً ، فالسرعة النسبية بين الحقيبة والأرض هي المحصلة الناتجة من الجمع الاتجاهي لسرعة الحقيبة ( بالنسبة للسيارة )وسرعة السيارة (بالنسبة للأرض ) وهما كما ترى في اتجاهين متعاكسين فتطرحان ، فإذا تساوى مقداراهما فإن المحصلة تصبح صفراً وفي هذه الحالة تبدو الحقيبة لناظر على الأرض بأنها تسقط سقوطاً حراً إلى أسفل ، وهذا ما اقترحناه تماماً .
ويمكن الاستفادة من هذه المناقشة في معرفة الكيفية التي يجب أن تلقي بالحقيبة من السيارة المتحركة لزميل على الرصيف لكي يلتقفها بدون أذى .
ويمكن كذلك أن تتوقع الطريقة التي يجب أن يقذف صاحبك بالحقيبة إليك لتلتقطها وأنت تركب السيارة . ( ناقش المسألة )

وتبرز هنا مسألة أخرى : لنفترض أن كلاً منكما يسير بسيارته ( للتسهيل في نفس الاتجاه ) .. فما هي أحسن طريقة لكي يقذف أحدكما بهذه الحقيبة لصاحبه ؟
إن خير الظروف أن تكون السيارتان متجاورتين … وعندما تكون السرعتان متساويتين ( v1 = v2 = v ) فإن السرعة النسبية بين الركاب في السيارتين تصبح صفراً حيث إن :
v2\1 = v2 - v1 = v - v = 0
فليرم أحدكما الحقيبة إذن ولا ضير إلا من مقاومة الريح .. وربما كان الأفضل أن تمد إليه يدك بالحقيبة ليستلمها منك بدون أدنى مشكلة !


وهذا المبدأ هو الذي نفسر من خلاله إمكانية أن يمسك الإنسان برصاصة ، ذلك أن الشخص يجب أن يسير بسرعة تساوي سرعة الرصاصة عند لحظة الإمساك بها بحيث تكون السرعة النسبية ( بين الرصاصة والشخص ) صفراً .


ومثل هذه المناقشة أيضاً تتجه في حالة سيارتين تصطدمان بنفس السرعة ( تقريباً ) وفي نفس الاتجاه ، وهذا ما فعله قائد القطار الذي نبئ عن قاطرة ( بدون سائق ) تتحرك على نفس الخط الذي يسير عليه وفي الاتجاه المعاكس إذ عمد فأوقف القطار وبدأ الحركة في الاتجاه المعاكس ( الموازي لحركة القاطرة ) بحيث جعلت لحظة التصادم عندما كان كلاهما في نفس السرعة تقريباً وعندها أصبحت القاطرة جزءاً من القطار وأمكن التحكم فيها ونجى القائد ومن معه أجمعون .


مثال :
[B]كيف يمكن لشخص أن يقفز من سيارة متحركة ؟ هل يقفز إلى الوراء أم إلى الأمام ؟ وما هو اتجاهه إذ يقفز ؟[/B]
تنبئنا قوانين السرعة النسبية بأنه في الوقت الذي يسير فيه هذا الشخص بسرعة مساوية ومضادة لسرعة السيارة فإن سرعته بالنسبة للأرض ستكون صفراً ، ولكن هذه تبدو حالة مثالية يصعب تحقيقها ، وعليه فربما اقترحت على هذا الرجل أن يقفز إلى الخلف بأسرع ما يمكن ( باعتباره لن يبلغ سرعة السيارة ) … ولكن كيف يقفز ؟ وفي أي اتجاه يجرى ؟
صحيح أن القفز إلى الخلف ( بحيث تجري عكس حركة السيارة ) يقلل من سرعتك بالنسبة للأرض ولكنك لن تعادل سرعة السيارة وبالتالي ستكون المحصلة هي اندفاعك باتجاه حركة السيارة وحيث لم تألف أن تجري للخلف بسرعة كبيرة فإنك في الغالب سوف تقع على ظهرك بمجرد أن تلمس رجلاك الأرض ، أما إن جعلت وجهك باتجاه حركة السيارة وقفزت بظهرك إلى الخلف فإن سرعتك النسبية سوف تقل وعندما تطأ قدمك الأرض فإنه يمكنك أن تجري إلى الأمام قليلاً لكي تتفادى الوقوع ، وهذا ما يفعله المتمرسون بالفعل .

[MDPH@lover]

بارك الله فيك

أول ما قرأت الموضوع

جى في بالى أسئل عن الحال الأخيرة

بس شرحتها في الأخير

مشكور

[أينشتاينية]

رائع ما يقدمه المتفزيق .....
طبعا الأروع نقل الأستاذ تمام دخان لكل جديد ....
من أجمل المواضيع الذي قرأته في شرح النسبية ....
واضحة سلسة بسيطة ........
تحيـــــــــــــــاتي