السرعة النهائية

المؤلف:  فريدريك بوش ، دافيد جيرد

المصدر:  اساسيات الفيزياء

الجزء والصفحة:  ص 357

3-7-2016

27315

تعاملنا حتى الآن مع الأجسام الساقطة باعتبارها أجساماً متسارعة بعجلة ثابتة g. لوكن هناك أمثلة كثيرة تكون فيها الاجسام الساقطة متحركة بسرعة ثابتة وليس بعجلة ثابتة خلال الجزء الأكبر من فترة سقوطها. وفي مثل هذه الحالات تسمى تلك السرعة الثابتة بالسرعة النهائية. وبالطبع يعني ثبوت السرعة أن صافي القوة المؤثر على الجسم صفر، وفي هذه الحالة تكون مقاومة الهواء المؤثرة على الجسم إلى أعلى نتيجة لحركته في الهواء مساوية لقوة الجاذبية المؤثرة على السجم إلى أسفل. ويمكن تخيل هذا الموقف بالاستعانة بالشكل 1)) الذي يمثل القوة مقابل السرعة. لاحظ أن قوة مقاومة الهواء F_D تتناسب غالباً مع v أو مع v² في بعض، وهاتان العلاقتان موضحتان في الشكل. وحيث أن قوة الجاذبية mg لا تعتمد على v فإنها تظهر في الشكل على هيئة خط أفقي. وبزيادة سرعة الجسم تقترب F_D تدريجياً من القيمة mg، وعندما تصل سرعة الجسم، وعندما تصل سرعة الجسم إلى v_T يتحقق شرط تلاشي صافة القوة ويصبح F_D = mg. ويمكن تمثيل مثل هذه المواقف بسرم السرعة مقابل الزمن كما هو مبين بالشكل  (2)في حالة السرعات النهائية الصغيرة والمتوسطة والكبيرة. هذه يمكن أن تكون على سبيل المثال حالة ريشة خفيفة وغواص في الهواء في حالة السقوط وجسمه في اتجاه عمودي على اتجاه السقوط وغواص في الهواء في حالة السقوط ورأسه ويداه مضمومتان إلى جنبيه. ويلاحظ في كل حالة ان السجم يبدأ السقوط بنفس العجلة g. هذا وتعتمد السرعة النهائية على كثير من خواص الجسم الساقط ككثافته ومساحته الامامية وشكله.