علم

علم كرة القدم: قوانين نيوتن للحركة ونظرية فيثاغورس والمزيد

علم كرة القدم: قوانين نيوتن للحركة ونظرية فيثاغورس والمزيد



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كرة القدم هي رياضة مشهورة ليس فقط داخل الولايات المتحدة ولكن في جميع أنحاء العالم. مستوحاة من كرة القدم والرجبي ، تتضمن لعبة الحركة المكثفة هذه أيضًا الكثير من العلوم.

تقدم اللعبة فرصة ممتازة لفهم بعض المفاهيم الهامة للفيزياء ، بدءًا من رمي الكرة ، وتحليق الكرة ، والجري في الميدان وحتى التعامل مع حاملات الكرة.

ذات صلة: ما هي الفيزياء وراء الكرات المرتدة؟

إليك محاولة لمنحك بعض الوضوح بشأن ما يحدث في ملعب كرة القدم من منظور العلم.

قوانين نيوتن للحركة - رمي الكرة والتقاطها

قوانين نيوتن للحركة هي قوانين أساسية تحكم العلاقة بين الشيء والقوى المؤثرة عليه ، والحركة الناتجة عن الجسم بسبب هذه القوى. لنكتشف كيف تنطبق هذه القوانين على لعبة كرة القدم.

قانون نيوتن الأول للحركة

ينص قانون نيوتن الأول للحركة أو قانون القصور الذاتي على أن الجسم الساكن يظل في حالة سكون ، والجسم المتحرك يظل متحركًا في اتجاه الحركة ما لم تتصرف به قوة خارجية.

عندما يلتقط لاعب الوسط الكرة ويرميها باتجاه أجهزة استقبال واسعة ، ستطير الكرة على طول الاتجاه الذي رمى بها بسرعة معينة بناءً على القوة التي استخدمها في الرمية.

وفقًا لقانون الحركة الأول ، إذا لم تكن هناك قوة أخرى على الكرة ، فستستمر في التحرك في نفس الاتجاه وبنفس السرعة ، حتى يتم تطبيق قوة خارجية.

لكننا نعلم من تجاربنا أنه عندما نرمي الأشياء ، فإنها تتباطأ تدريجياً وتتوقف بعد نقطة معينة. القضية لا تختلف عن كرة القدم.

لكن لماذا يحدث هذا؟ لماذا يجب أن تتوقف؟

السبب وراء توقف كرة القدم عن الحركة يرجع إلى قانون الحركة الأول. بينما لا ترى أي قوى خارجية تعمل على كرة القدم عندما يرميها لاعب الوسط ، لا تزال هناك قوة تسحب كل جسم ذي كتلة إلى مركز هذا الكوكب.

تُعرف هذه القوة بالجاذبية أو قوة الجاذبية. لكن الجاذبية ليست القوة الوحيدة المؤثرة على كرة القدم.

عندما ترمي كرة ، فإنها تتعرض أيضًا لمقاومة الهواء ، والتي تتناسب مع مربع سرعة الكرة ومساحة المقطع العرضي لها.

تمنع هذه القوى معًا الكرة من مواصلة تحليقها بنفس السرعة وتتسبب في توقفها وسقوطها في النهاية.

قانون نيوتن الثاني للحركة

ينص قانون نيوتن الثاني للحركة على أن القوة المؤثرة على جسم تساوي كتلة الجسم مضروبة في تسارعه. تعرف على المزيد حول التسارع هنا.

رياضيا ، هذه المعادلة مكتوبة على النحو التالي ؛

F = م س أ

بالمقابل ، إذا علمنا القوة المؤثرة على جسم ما وكتلته ، فيمكننا معرفة التسارع الناتج عن القوة. وهكذا تصبح المعادلة ؛

أ = F / م

يمكنك استخدام هذه المعادلة لمعرفة التسارع الذي يمر به أحد اللاعبين في الملعب.

تشير المعادلة بوضوح إلى أن تسارع كرة القدم يتناسب عكسياً مع كتلتها. هذا يعني أنه عندما ترمي كرة بنفس القوة ولكن بكتلة أثقل ، فإن التسارع سيكون أقل.

قانون نيوتن الثالث للحركة

ينص القانون الثالث على أن لكل فعل رد فعل مساو له ومعاكس له. يمكنك بسهولة ملاحظة هذه الظاهرة في لعبة كرة القدم عندما يحاول اللاعب التقاط الكرة التي ركلت في الهواء.

عندما يمسك اللاعب الكرة ، فإنها تمارس قوة على اللاعب ، وفي المقابل ، يحتاج اللاعب إلى بذل قوة متساوية الحجم ولكن في الاتجاه المعاكس لإراحة الكرة.

مثال آخر ممتاز على قانون نيوتن الثالث للحركة في العمل هو عندما يحاول اللاعب التعامل مع الخصم والحد من عدد الياردات التي يمكنه ربحها. عندما يحدث التصادم ، يواجه كلا اللاعبين قوة متساوية ومعاكسة على بعضهما البعض.

رياضيا ، تصبح المعادلة ؛

F12 = - ف21

حيث F12 هي القوة التي يبذلها الجسم 1 على الجسم 2 و F21 هي القوة التي يمارسها الجسم 2 على الجسم 1. تشير علامة الطرح إلى أن القوة في الاتجاه المعاكس.

الحفاظ على الزخم - الحجب والتعامل

يقدم قانون الحركة الثالث أيضًا مفهوم الحفاظ على الزخم ، والذي يظهر فيه التصادم بين لاعبي كرة القدم بوضوح. الزخم ليس سوى نتاج كتلة الجسم وسرعته.

ينص قانون حفظ الزخم على أنه في نظام منعزل ، عندما يصطدم جسمان بكتلة بسرعات معينة ، فإن الزخم الكلي لكائنين قبل الاصطدام يساوي زخم الجسمين بعد الاصطدام.

وبعبارة أخرى ، فإن الزخم الذي فقده كائن ما يكتسبه كائن آخر ، مما يحافظ على ثبات الزخم الكلي في النظام. تلعب هذه الظاهرة دورًا مهمًا عندما يحاول اللاعب إيقاف تقدم حامل الكرة للأمام.

رياضيا ، يتم ذكر معادلة الزخم على النحو التالي ،

م1 x v1 = - م2 x v2

حركة المقذوفات - ركل الكرة

لا توجد رياضة أفضل من كرة القدم لإظهار مفهوم حركة المقذوفات والقطوع المكافئة.

المقذوف هو أي جسم يُلقى أو يُسقط في الهواء ، والقوة المؤثرة الوحيدة على الجسم هي الجاذبية. على الرغم من أنه في الحياة الواقعية ، تتأثر رحلة المقذوف بالقوى الأخرى أيضًا ، مثل الرياح والسحب الناتج عن مقاومة الهواء.

عندما يركل المقامر الكرة ، فإنها تصبح مقذوفة وتتبع مسارًا منحنيًا يُعرف باسم القطع المكافئ في الرياضيات. ترجع هذه الحركة المنحنية إلى أن الجاذبية تقلل باستمرار من سرعة الكرة منذ اللحظة التي يركلها فيها المقامر.

عندما تصل الكرة إلى أعلى نقطة في مسارها ، تصبح سرعة الكرة صفرًا ، ومن هناك تبدأ في السقوط سريعًا. نظرًا لأن الجاذبية ثابتة ، فإن المتغيرين اللذين يحددان مسار الجسم هما السرعة والزاوية التي ينطلق منها الجسم.

هدف المقامر هو إما ركل الكرة إلى أقصى حد ممكن أو ، في بعض الأحيان ، زيادة وقت التعليق ، وهذا هو المكان الذي يصبح فيه علم حركة المقذوفات مفيدًا.

ستنتقل الكرة إلى أبعد مسافة عندما يركل اللاعب الكرة بزاوية 45 درجة. وبالمثل ، لتحقيق ارتفاعات عالية ، يجب أن يحاول المقامر ركل الكرة بزاوية 90 درجة.

نظرية فيثاغورس - زاوية مطاردة المدافع

تنص نظرية فيثاغورس على أن مربع الوتر يساوي مجموع ضلعي المثلث القائم الزاوية. لكن كيف ترتبط هذه النظرية بكرة القدم؟

تكمن الإجابة في حساب زاوية المطاردة ، وهي المسافة التي يجب على المدافع قطعها للتعامل مع حامل الكرة.

ذات الصلة: تأثير MAGNUS: الفيزياء خلف ثنيها مثل BECKHAM

اللاعب الذي يمكنه إيجاد أفضل زاوية للمطاردة لديه أفضل فرصة ضد الخصم. من خلال دمج القليل من العلم في هذا المزيج ، يمكن للاعبين جني نتائج كبيرة من لعبتهم.

استنتاج

كرة القدم هي رياضة عالية الطاقة يشاهدها الناس من جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، لا يدرك الكثيرون العلم وراء ذلك. من ديناميات الكرة إلى زاوية الركلة ، كل شيء في كرة القدم له جانب علمي.

في المرة القادمة عندما تشاهد فريقك المفضل وهو يتصبب عرقاً في الملعب لأخذ الكرة إلى أسفل الملعب باتجاه منطقة نهاية الخصم ، انتبه قليلاً إلى ديناميكيات اللعبة أيضًا. ستندهش من العثور على العلم الخفي.


شاهد الفيديو: قانون نيوتن الأول - فيزياء - Light board (أغسطس 2022).