كيف تؤثر القوة في الحركة ؟ .. مع الأمثلة
القوة والحركة
تُعرَّف القوة في علم الفيزياء على أنّها تأثير يؤثر بشكل مباشر على الأجسام حتى تغير حالة
الجسم
أو اتجاهه أو موضعه أو حركته، فعلى سبيل المثال عند رمي كرة تتحرك في اتجاه معين، وتعني القوة أيضًا نسبة التغيير من الزخم إلى
الوقت
القوة في الفيزياء، حيث تعتبر القوة كمية متجهة بكمية واتجاه معينين.
بينما الحركة عبارة عن تغيير في موضع الجسم من مكان إلى آخر، ووفقًا للدراسات الفيزيائية تنقسم الحركة إلى ثلاثة أجزاء: حركة دورانية مثل دوران الأرض حولها، وحركة خطية مثل حافة مستقيمة تتحرك أسفل اهتزازات
الشارع
والبندول، كما يمكن أن تكون رأسية أو أفقية، كما يجب أن تكون الحركة والإزاحة مختلفة، وذلك لأنّ المسافة المقطوعة أثناء الحركة تدل على الإزاحة.
كما أنّ
انواع القوى التي تؤثر على الجسم
الأساسية في الكون إلى أربعة أقسام رئيسية وهي: قوى التفاعل القوية والضعيفة التي تؤثر على الجسيمات دون الذرية والبروتونات والنيوترونات في النواة الذرية، والقوة الكهرومغناطيسية التي تؤثر على الشحنات الكهربائية وقوة الجاذبية التي تعتمد على الكتلة وتؤثر بشكل عام على قوة الجاذبية تبدو معروفة لأنها القوة التي تربط الكواكب والشمس والنجوم وتشكل
المجرات
وعناقيد المجرات وجميع الكائنات خارج الأرض في الكون.
تعتبر القوة والحركة عنصران لا يمكن فصلهما عن بعضهما البعض، فالجسم المتحرك يوقف حركته تمامًا في حالة انقطاع القوة التي تسببها، وعبر العصور والقرون السابقة ظلت آراء أرسطو في مكانها حتى جاء الفيزيائي جاليليو وأدى، فمن خلال التجارب والبحث العلمي والعملي خلص إلى أنّ قوة الاحتكاك هي القوة المسؤولة عن إيقاف الأجسام المتحركة دون غياب أو ضعف القوة الأصلية المسببة للحركة.
كما توصل الفيزيائي جاليليو وأدى بعد فترة من الوقت من خلال التجارب إلى استنتاج مفاده أنّ غياب الاحتكاك لا يؤثر على حركة الجسم المتحرك، لأنّ الجسم المتحرك يستمر في التحرك بالسرعة الصحيحة وفي خط مستقيم دون الحاجة إلى قوة تؤثر عليه حتى يتحرك.
أنواع الحركة
تتبيّن عند دراسة الميكانيكا وجود نوعان رئيسيان من الحركة وهما كما يلي:
الحركات البسيطة: تعتبر أبرز الأمثلة على الحركة البسيطة عندما يتحرك الجسم بشكل مستقيم، فهو يقوم بحركات بسيطة، أو إذا كان جسمان يتحركان باتجاه بعضهما البعض في خط مستقيم، فهذا شكل آخر من أشكال الحركة البسيطة وأبسط الحركات هي الأجسام المتحركة التي تتحرك بسرعة ثابتة بدون تسارع، وهناك أيضًا العديد من الدراسات الأكثر تعقيدًا لبعض الأشياء في هذا النوع من الحركة البسيطة، والتي تتناول دراسة الأشياء التي تتسارع أو تتباطأ، حيث توجد قوى تتحكم فيها.
الحركات المعقدة: تعتبر أبرز الأمثلة على الحركة المعقدة هي حركة جسم مادي عندما يتغير اتجاهه، أي أنّها لا تسير في خط مستقيم، وهذا المجال من الدراسة يتضمن حركات منحنية مثل حركة دائرية أو حركة كرة مقذوفة تُلقى في الخارج، ولكي تحدث مثل هذه الأشكال المعقدة من الحركة، يجب أن يكون هناك القوى التي تقف وراءه والتي تؤثر عليه، وتحدث هذه القوى في زوايا معينة تؤدي إلى مثل هذه الحركات المعقدة.
كيف تؤثر القوة في الحركة
تتعرض أجسادنا في كل لحظة من حياتنا للعديد من القوى منها الداخلية والخارجية، ورغم أنّه لا يمكننا الشعور بتأثيرها، والقوى هي التي تدفعنا للتحرك والتوقف عن الحركة، وكذلك لتغيير الاتجاه أو السرعة أثناء الحركة، ولا يتوقف دور القوى عند الحركة فقط، فهي مهمة عند محاولة الحفاظ على توازن الجسم، حيث أنّ الأجسام تتلاعب بالقوى المختلفة التي تحيط بنا للمحافظة على
التوازن
واستقرار الوضع.
تُقاس القوة بالنيوتن (N) فيما يتعلق بالعالم إسحاق نيوتن، الذي صاغ قوانين الحركة الثلاثة المعروفة في عام 1678 من خلال تعريف بسيط، حيث يمكن تعريف القوة بأنّها تأثير الانسحاب أو الدفع على شيء ما، وعلى الرغم من أنّ مصطلح التسارع في
الحياة
اليومية يعني زيادة في السرعة، إلا أنّ تعريف التسارع بالمعنى الميكانيكي قد يختلف إلى حد ما.
كما يكون التسارع أيضًا كمية متجهة وله نفس الحجم والاتجاه، وتسمى القوى التي تؤثر على أجسامنا نتيجة التفاعل مع
البيئة
الخارجية بالقوى الخارجية بما في ذلك الجاذبية والاحتكاك وقوى رد الفعل للأرض، بينما تسمى القوى التي تنشأ من داخل الجسم بالقوى الداخلية.
فعندما تنقبض العضلات في القوى الداخلية، فإنّها تؤثر على قوة الجر على
العظام
مما يؤدي إلى حركة العظم حول المفصل، وتقاوم القوى الداخلية تأثير القوى الخارجية وتحافظ على تماسك بنية الجسم، وعندما تؤثر هذه القوى المختلفة على الجسم، فإنها تعمل على جميع مكونات الجسم أثناء الراحة وأثناء الحركة.
يسمى تأثير القوى المختلفة على أنظمة الجسم بالحمل الميكانيكي خلال أنشطة الحياة المختلفة، كما يخضع الجسم لعدد من القوى مما يعني أنّ أنسجة الجسم تخضع لأنواع مختلفة من الأحمال الميكانيكية، وهناك أنواع مختلفة من الأحمال الميكانيكية التي يمكن أن يتعرض لها الجسم بما في ذلك الشد والضغط والتواء
كذلك من أبرز أمثلة تأثير القوة في الحركة عندما يقفز لاعب
كرة السلة
ليلتقط الكرة ويلاحظ أثناء وجوده في الهواء أنّه قفز مبكرًا، فلن يكون قادرًا على الوقوف في منتصف الطريق بعد القفز بينما تكون الجاذبية فقط تحت تأثير القوة، كما يمكن لمس السطح الخارجي لإنشاء قوة خارجية أخرى تعمل ضد قوة الجاذبية، وبالطبع سيعود اللاعب إلى الميدان، وعندما تلمس قدميه الأرض يدفع الأرض بقدميه مما يخلق تربة قوة ارتداد خارجية أخرى تدفعه للقفز مرة أخرى عن طريق التغلب على الجاذبية.
بالإضافة إلى لعب دور مهم في الحركة، تمثل هذه القوى أيضًا عبئًا على أنسجة الجسم، حيث تُخضع القوة الخارجية مكونات
الجهاز العضلي
الهيكلي والعضلات والعظام والغضاريف والأوتار والأربطة لأنواع مختلفة من الأحمال الميكانيكية التي تؤدي إلى تغييرات هيكلية في هذه الأنسجة على الجهاز العضلي الهيكلي (مثل كسور العظام أو كسور الأوتار أو الأربطة).
يعتمد مقدار الضرر الذي تسببه القوى الخارجية على نوع
الحمل
الميكانيكي الذي يتعرض له الجسم وطبيعة الأنسجة المعرضة لهذا الحمل، لأنّ الأنسجة تختلف في خواصها الميكانيكية، وبالتالي في القوة ودرجة التحمل الميكانيكية والضغوط، فعلى سبيل المثال، تتميز العظام بأنّها أكثر الأنسجة التي يمكنها تحمل الضغط، بينما تتمتع الأوتار بقدرة كبيرة على تحمل التوتر، لكن مقاومتها للضغط منخفضة.
وتجدر الإشارة إلى أنّ العظام والغضاريف والأربطة والأوتار يجب أن تتعرض بانتظام لفترة يزداد فيها الحِمل، وتليها فترة يقل فيها مما يجعلها أقوى، أي تزيد من قدرتها على تحمل تأثير القوى الخارجية وتؤدي إلى ضعف هذه الأنسجة وتقصير الأوتار والأربطة، وهنا تكمن أهمية الجهاز الحركي والقوى التي تؤثر عليه، ومن ثم استخدام هذا الفهم في إنشاء برامج التدريب الرياضي التي تسمح بتسخير هذه القوى لزيادة وتحسين القدرات والمهارات البدنية على الفرد، وتقليل الإصابات على الجوانب الأخرى.
كما ينقسم
ترتيب الحركات من حيث القوة
الخارجية إلى قسمين وهما: قوى ناتجة عن الاتصال المباشر وتلامس الكائنات مع بعضها البعض، وقوى التلامس والاحتكاك ومن أمثلتها قوى الاحتكاك وقوى تنافر التربة ومقاومة الهواء والماء والنوع الآخر قوى خارجية لا يعتمد تأثيرها على التلامس بين الأشياء (قوى عدم التلامس) وأهم مثال لنا ها هي قوة جاذبية الأرض.[1]