السقوط الحر

ابراهيم علاء الدين الشيخ حمد الرفاعي -تاسع- و


سقوط أي جسم في نطاق الجاذبية الارضية يسمى بـ" السقوط الحر" ، ولا بد من الاشارة أن المقصود " في نطاق الجاذبية الارضية " هو أنه ليس هناك أي قوة تؤثر على الجسم سوى قوة جذب الأرض للاجسام باتجاه مركزها ، وهذا يتطلب فرض عدم وجود الهواء ، أي ان مفهوم السقوط الحر يتعلق بالفراغ.

اعتقد الناس قديماً ، ومنهم العالم الإغريقي أرسطو ، أن سرعةَ الجسم الساقط تتوقف على وزنه ! وفي حياتنا اليومية ، يبدو لنا للوهلة الأولى أنّ الأجسام الثقيلة تسقطُ أسرعَ من قصاصةَ الورق أو الريشة !

قديماً حيثُ لم يكنُ محسوساً لدى الناسِ مقاومةُ الهواءِ للأجسامِ الساقطةِ اعتقدوا ومنهم أرسطو أن سرعةَ الجسمِ الساقطِ تتوقفُ على وزنهِ ، إلا أن العالمَ غاليلو (1564 – 1642م) برهنَ خطأ هذا الاعتقادِ وذلك بتجربتهِ المشهورةِ حيثُ قامَ بإلقاءِ كراتٍ متساويةٍ بالحجمِ ومختلفةٍ في الكتلة من قمةِ برج بيزا المائل في إيطاليا أمامَ حشدٍ كبيرٍ من مؤيدي رأي أرسطو في ذلك الوقتِ ، وأظهرَ لهم أن الكراتِ الخفيفةَ والثقيلةَ تصلُ الأرضَ معاً ، وقد استعمل في تجربتهِ هذه أجساماً ذات شكلٍ يجعلُها لا تتأثرُ كثيراً بمقاومةِ الهواءِ أثناءَ السقوطِ. وبعد اكتشافِ مفرغةِ الهواءِ ، تمَّ إثباتُ (أن جميعَ الأجسامِ تسقطُ بسرعةٍ واحدةٍ في الفراغِ في مكانٍ واحدٍ) .


يطلقُ على سقوطِ الأجسامِ بتأثير قوةِ جذبِ الأرضِ لها (السقوطُ الحرّ) ويكونُ مسارهُ (شاقولياً) أي عمودياً على مستوى الأفق . ومن الأنشطة السابقة يُمكننا وصف حركة الأجسام الساقطة سقوطاً حراً بما يلي :

* مقاومة الهواء تعمل على إبطاء حركة الأجسام .

* لا يكون تأثير مقاومة الهواء متساويا على جميع الأجسام فهي لا تعمل على إبطاء حجر ساقط كثيراً، بينما تؤثّر على ريشة ساقطة تأثيراً أ كبر .

* جميع الأجسام الساقطة سقوطاً حراً تبدأ حركتها بسرعة ابتدائية تساوي صفراً .

* الجسم الساقط سقوطاً حراً يخضع لقوة ثابتة تسمى قوة الجاذبية الأرضية له ، وتؤثر دائماً باتجاه مركز الأرض ، أي الاتجاه الرأسي (الشاقولي) للأسفل .

* الأجسام الساقطة سقوطاً حراً من الارتفاع نفسه عن سطح الأرض تحتاج إلى الفترة نفسها لتصل إلى الأرض .

* لا علاقة لكتلة الجسم الساقط سقوطاً حراً بزمن الوصول وبالتالي لا علاقة للكتلة هنا بالتغير في السرعة .

* تتزايد سرعة الأجسام الساقطة سقوطاً حراً بمعدل زمني ثابت .

* تكتسب الأجسام الساقطة سقوطاً حراً تسارعاً ثابتاً متساوياً لجميع الأجسام .
عرفت أننا نطلق على سقوطِ الأجسامِ بتأثير قوةِ جذبِ الأرضِ لها (السقوطُ الحرّ) ويكونُ مسارهُ (شاقولياً) أي عمودياً على مستوى الأفق . وبإهمال مقاومة الهواء يكون تسارع جميع الأجسام الساقطة قريباً من الأرض متساوياً ويساوي 10م/ث2 ويسمى تسارع السقوط الحر .