تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
التزلُّج على الجليد
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص154
2025-08-19
34
تُوجد مجموعة متنوعة من الطرق التي يُمكنك أن تدور بها أثناء التزلُّج على منحدر، ولكن ما الذي يجعلك تدور بالضبط ؟ في حركة «أوستريان تيرن»، تهبط بجسدك نحو الزلاجات ثم ترتفع بسرعة مع الاستدارة بالجزء العلوي في الاتجاه المعاكس لاتجاه الدوران المنشود. ثمة أسلوب آخر يتطلب منك أن تُحافظ على الزلاجات في وضعية مستوية على الجليد بينما تُحرّك ثقلك نحو الأمام أو الخلف. ويتوقف الاتجاه الذي تدور نحوه على زاوية انحراف مسارك نزولاً على المنحدر. يُسمَّى مسار النزول المباشر على المنحدر «خط الهبوط». فإذا تحركت إلى يسار الخط ونقلت ثقلك إلى الأمام، ستلفّ مع اتجاه عقارب الساعة كما تُرى من أعلى. ونقل ثقلك إلى الخلف يُسفر عن دوران عكسي . وتكون النتائج عكسية إذا تزلجت على يمين خط الهبوط.
ويمكن القيام بالحركات الدورانية إذا دفعت» الزلاجات تدريجيا بمعنى أنك تقوم بإمالتها بحيث تنغرس الحافة المرتفعة في الجليد على سبيل المثال، إذا نقلت ثقلك نحو الأمام أثناء الدفع بحدة بينما تتزلّج يسار خط الهبوط، فأنت تستدير عكس اتجاه عقارب الساعة. لاحظ أنه مع الاندفاع، يُسبب نقل الثقل دورانًا يكون معاكسا للاتجاه الذي تسلكه حين تُبقي الزلاجات في وضعية مستوية.
لماذا تتقوّس الحافة الخارجية لزلاجة السباقات من الأمام إلى الخلف؟ لماذا يفضل بعض المتزلجين الزلاجات الطويلة بدلًا من القصيرة؟ عندما تتزلج نزولا على خط الهبوط، لماذا يجب عليك أن تميل إلى الأمام بحيث يكون جسدك مُتعامدًا على المنحدر ؟ وإذا قررت في حماقة، أن تبقى منتصبًا، فلماذا تسقط؟
في عام 1971، سُجِّلت طريقة مبتكرة للدوران في أثناء التزلج على يد ديريك سوينسون من جامعة نيومكسيكو. فبدلا من استخدام عَصَوَي التزلج، حمل سوينسون إطار دراجة ثقيلًا، مُمسكًا إيَّاه بمحور مُزوَّد بمقبضين. كان مستوى الإطار عموديا وكان الجزء العلوي منه يدور بعيدًا عن سوينسون. وعندما أراد أن يستدير ناحية اليمين، كان يخفض يده اليمنى ويرفع يده اليسرى. وتطلَّبَت الاستدارة ناحية اليسار ترتيبًا عكسيا. ما سبب الحركات الدورانية؟
الجواب: تُعدُّ حركة «أوستريان تيرن» مُشابهة للحركات الدورانية التي تمت مناقشتها في البنود السابقة. فعندما ترفع جسدك سريعًا، أنت بذلك تُقلّل التلامس بين الزلاجات والجليد، مما يُؤدِّي للحظة إلى إقلال أو منع الاحتكاك الواقع على الزلاجات. حينئذ تكون قيمة زخمك الزاوي صفرًا، ونظرًا لأن الاحتكاك لم يعد قائمًا، فإنه لا يُمكن أن يتولَّد عزم دوران ومِن ثُمَّ لا يُمكن أن يتغيَّر الزخم الزاوي. وهكذا، إذا أدرت الجزء العلوي من جسدك نحو اليسار، لا بد أن يدور الجزء السفلي من جسدك والزلاجة ناحية اليمين. وعندما تستعيد ثقلك على الزلاجة مرة أخرى ويعود الاحتكاك، يُتيح لك الاحتكاك أن تُدير الجزء العلوي من جسدك ليواجه اتجاه الحركة الجديد.
ومن أجل التعرف على آلية عمل تقنيات الدوران فكّر في الحالة التي تتزلج فيها ناحية يسار خط الهبوط وافترض أن وضعيتك الطبيعية تجعل ثقلك فوق مركز الزلاجة. كذلك افترض أن الاحتكاك الواقع على الزلاجة موزّع بالتساوي على طول الزلاجة. الاحتكاك على طول الجزء الأمامي من الزلاجة يكون صاعدًا نوعا ما ويولد عزم دوران يُحاول أن يُديرك
شكل 1: القوى الواقعة على الزلاجة (أ) من وضعية طبيعية (ب) وضعية أمامية (جـ) وضعية خلفية.
جهة اليسار حول مركز كتلتك (شكل 1أ )والاحتكاك الموجود عند الجزء الخلفي يُقابله عزم دوران يُحاول أن يُديرك جهة اليمين. وفي كل حالة، تتوقف كمية عزم الدوران على قدر الاحتكاك الموجود وكيفية توزيعه فيما يتعلق بمركز الكتلة الخاص بك. والاحتكاك الواقع على نقطة بعيدة عن مركز كتلتك يخلق عزم دوران أكبر من الاحتكاك الواقع على النقطة القريبة. ومع توافر كلا الكميَّتين والتوزيع المتكافئ بين الجزء الأمامي والخلفي للزلاجة، تجد نفسك لا تدور.
إذا نقلت مركز كتلتك نحو الأمام، فأنت تُخِلُّ بتوازن عزم الدوران (شكل1ب). في تلك الحالة يكون جزء أكبر من الزلاجة خلف مركز كتلتك وجزء أقل أمامها؛ ومن ثمَّ يكون إجمالي الاحتكاك الخلفي أكبر من إجمالي الاحتكاك الأمامي. وكذلك يكون الاحتكاك عند نقاط كثيرة على طول الجزء الخلفي بعيدًا عن مركز كتلتك ، في حين أن معظم الاحتكاك الموجود في الجزء الأمامي يكون بالقُرب منه؛ ومن ثم يغلب عزم الدوران الخلفي وتستدير جهة اليمين.
إذا دفعت الزلاجة تدريجيًا أثناء الانتقال إلى الأمام يزيد الانغراس في الجليد حجم الاحتكاك عند الجزء الأمامي ويُقلّله عند الجزء الخلفي (شكل1ج). في هذه الحالة، يغلب عزم الدوران الأمامي، ومن ثم تستدير جهة اليسار.
تتقوس حافة الزلاجة قليلا لكي تُيسر عليك الحركات الدورانية أكثر. عندما تضغط بحافة الزلاجة لأسفل نحو الجليد، تواجه الزلاجة أقل مقاومة من خلال الانزلاق عبر مسار يُعتبر امتدادًا للمنحنى تهتز الزلاجات القصيرة بسهولة بالغة على المسار الوعر لدرجة أنك قد تفقد توازنك. وعلى الرغم من أنَّ الزلاجات الطويلة أصعب في التحرُّك والمراوغة بها، فإنها تهتز على نحو أقل.
لتدرك لماذا يجب عليك أن تنحني إلى الأمام في أثناء التزلج أسفل خط السقوط، تخيل أن وزنك يُمثله مُتَّجه يمرُّ بمركز كتلتك. يُمكن تقسيم المتَّجه إلى «عنصرين» أو جزأين؛ عنصر يُشير إلى أسفل المنحدر ومسئول عن حركتك ، وعنصر ثان يُشير مباشرة إلى المنحدر. إذا أردت أن تستقر، لا بد أن يُشير العنصر الثاني نحو قدمك. إذا قررت أن تتزلج أثناء اتخاذ وضعية عمودية، فإنَّ العنصر الثاني سيخلق عزم دوران حول قدمك ويُديرك إلى الخلف نحو الجليد. وفي تجربة سوينسون، هب أن الاحتكاك الواقع على الزلاجة يمكن تجاهله، بمعنى أن سوينسون والإطار في معزل عن أي عزم دوران خارجي، ثم تخيل أنك تلقي نظرة من أعلى، نظرًا لأن الإطار يدور في البداية حول محور أفقي، لا تلاحظ دوران أي من الإطار أو سوينسون بالقرب من مجال رؤيتك. وهذا يعني أنه لا يُوجد زخم زاوي للإطار ولسوينسون حول المحور الرأسي، وهي حالة لا يُمكن تغييرها بسبب غياب أي عزم دوران خارجي. فإذا أخفض سوينسون المقبض الأيمن ورفع الأيسر، سترى حينئذ الإطار يدور عكس اتجاه عقارب الساعة، الأمر الذي يعني أنه يتمتَّع الآن بقدر من الزخم الزاوي الرأسي. ومن أجل الحفاظ على إجمالي الزخم الزاوي صفرًا كما كان في البداية، لا بد أن يستدير سوينسون مع اتجاه عقارب الساعة من منظور رؤيتك؛ ومن ثُمَّ تديره حركته إلى يمينه.
الاكثر قراءة في الميكانيك
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
