السرعة الأفقية الثابتة والتسارع الرأسي ينتجان معاً مسار المقذوف

السرعة الأفقية الثابتة والتسارع الرأسي ينتجان معاً مسار المقذوف

تخيلوا قذيفة مدفع تم إسقاطها أفقيًا بواسطة مدفع من أعلى جرف مرتفع جدًا. في حالة عدم وجود الجاذبية ، ستستمر كرة المدفع في حركتها الأفقية بسرعة ثابتة. هذا يتوافق مع قانون القصور الذاتي . علاوة على ذلك ، إذا سقطت قذيفة المدفع من السكون في وجود الجاذبية ، فسوف تتسارع نحو الأسفل ، وتكتسب سرعة بمعدل 9.8 م / ث كل ثانية. هذا يتوافق مع مفهومنا للأجسام التي تسقط بحرية وتتسارع بمعدل يُعرف باسم .

السرعة الأفقية الثابتة والتسارع الرأسي ينتجان معاً مسار المقذوف

إذا استمرت تجربتنا الفكرية وقمنا بإلقاء المدفع أفقيًا في وجود الجاذبية ، فإن قذيفة المدفع ستحافظ على نفس الحركة الأفقية كما كانت من قبل – سرعة أفقية ثابتة. علاوة على ذلك ، ستؤثر قوة الجاذبية على قذيفة المدفع لتسبب نفس الحركة العمودية كما كانت من قبل – تسارع هبوطي. تسقط قذيفة المدفع نفس القدر من المسافة كما حدث عندما تم إسقاطها من السكون فقط (راجع الرسم البياني أدناه). ومع ذلك ، فإن وجود الجاذبية لا يؤثر على الحركة الأفقية للقذيفة. تعمل قوة الجاذبية للأسفل وغير قادرة على تغيير الحركة الأفقية. يجب أن تكون هناك قوة أفقية لإحداث تسارع أفقي. (ونحن نعلم أنه لا يوجد سوى قوة عمودية تعمل على المقذوفات.) تعمل القوة الرأسية بشكل عمودي على الحركة الأفقية ولن تؤثر عليها لأن المكونات العمودية للحركة مستقلة عن بعضها البعض . وهكذا، فإن قذيفة يسافر مع السرعة الافقية ثابتة و التسارع العمودي الهابط .

السرعة الأفقية الثابتة والتسارع الرأسي ينتجان معاً مسار المقذوف

قذوفات غير مطلقة أفقيًا

لنفترض الآن أن مدفعنا صوب لأعلى وأطلق بزاوية على الأفقي من نفس الجرف. في حالة عدم وجود الجاذبية (على سبيل المثال ، بافتراض إمكانية إيقاف تشغيل مفتاح الجاذبية ) ، ستنتقل المقذوفة مرة أخرى على طول مسار بالقصور الذاتي بخط مستقيم. سيستمر الجسم المتحرك في الحركة بسرعة ثابتة في نفس الاتجاه إذا لم تكن هناك قوة غير متوازنة. هذا هو الحال بالنسبة لجسم يتحرك عبر الفضاء في غياب الجاذبية. ومع ذلك ، إذا كان من الممكن تشغيل مفتاح الجاذبية بحيث تكون قذيفة المدفع مقذوفًا حقًا ، فسوف يسقط الجسم مرة أخرى تحت هذا المسار المستقيم بالقصور الذاتي. في الواقع ، سوف يسافر المقذوف مع قطع مكافئ مسار . ستؤثر قوة الجاذبية الهابطة على قذيفة المدفع لتسبب نفس الحركة العمودية كما كانت من قبل – تسارع هبوطي. تسقط قذيفة المدفع نفس المسافة في كل ثانية كما حدث عندما تم إسقاطها من السكون (راجع الرسم البياني أدناه). مرة أخرى ، لا يؤثر وجود الجاذبية على الحركة الأفقية للقذيفة. لا تزال المقذوفة تتحرك في نفس المسافة الأفقية في كل ثانية من السفر كما فعلت عندما تم إيقاف مفتاح الجاذبية . قوة الجاذبية هي قوة عمودية ولا تؤثر على الحركة الأفقية ؛ مكونات الحركة العمودية مستقلة عن بعضها البعض.

السرعة الأفقية الثابتة والتسارع الرأسي ينتجان معاً مسار المقذوف

في الختام ، تتحرك المقذوفات بمسار قطع مكافئ نظرًا لحقيقة أن قوة الجاذبية الهابطة تسرعها نحو الأسفل من مسارها المستقيم الخالي من الجاذبية. ينتج عن هذه القوة والتسارع لأسفل إزاحة لأسفل من الموضع الذي سيكون عليه الجسم إذا لم يكن هناك جاذبية. لا تؤثر قوة الجاذبية على المكون الأفقي للحركة ؛ تحافظ المقذوفة على سرعة أفقية ثابتة نظرًا لعدم وجود قوى أفقية تؤثر عليها.