الديناميكا أو الحركية، فرع من العلوم الفيزيائية، التي تهتم بدراسة حركة الأجسام، والقوى المسؤولة عن هذه الحركة، وفي هذا المقال سنوضح تعريف علم الديناميكا
تعريف علم الديناميكا
علم الديناميكا:
الديناميكا فرع من الميكانيكا التي تتعامل مع دراسة الأجسام المتحركة، يمكن تقسيم الديناميكا إلى حركيات والتي تصف الحركة، بغض النظر عن أسبابها، من حيث الموضع والسرعة والتسارع، والحركية االتي تهتم بتأثير القوة وعزم الدوران على حركة الأجسام التي لها كتلة.
تاريخ علم الديناميكا:
وضعت أسس الديناميكا في نهاية القرن السادس عشر، من قبل غاليليو غاليلي الذي استمد قانون الحركة للأجسام الساقطة، من خلال تجربة كرة سلسة تدور حولها طائرة مائلة، وكان أول من أدرك أن القوة سبب التغيرات في سرعة الجسم، وهي حقيقة صاغها إسحاق نيوتن في القرن السابع عشر في قانون الحركة الثاني، وينص هذا القانون على أن القوة المؤثرة على الجسم، تساوي معدل التغيير في زخم الجسم.
أهمية علم الديناميكا:
- تحليل الديناميكا، هو ما يسمح للشخص بالتنبؤ بحركة الكائنات أو الأشياء، تحت تأثير قوى مختلفة مثل الجاذبية، ويمكن استخدامه للتنبؤ بحركة الكواكب في النظام الشمسي، أو الوقت الذي تستغرقه السيارة لتوقف الفرامل بالكامل.
- لا يمكن تحليل التحركات دون استخدام مفاهيم الديناميكا.
- تتجاوز دراسة الديناميكا العلاقات بين متغيرات الحركة، كما تضيء في حركيات الحركة إلى سبب الحركة وهو القوة.
قوانين نيوتن للحركة:
القانون الأول:
ينص قانون نيوتن الأول للحركة، ويسمى أيضًا قانون القصور الذاتي، على أن الشيء ما زال مستمراً في حالة الراحة أو الحركة الموحدة، ما لم يُجبر على تغيير تلك الحالة بقوة خارجية.
يبدو أن القانون يحتوي على بيانين منفصلين: العبارة الأولى – أن حالة الراحة ستستمر ما لم يتم تطبيق القوة وتبدو هذه العبارة صحيحة بشكل حدسي، العبارة الثانية – أن الكائن سيستمر بسرعة ثابتة، ما لم يتم إجباره على التغيير بقوة مؤثرة – وتبدو هذه العبارة مخالفة للتجربة الشائعة.
من المهم أن ندرك أن الأجسام التي لوحظ أنها تبطئ، يتم إجبارها على التغيير بقوة الاحتكاك.
الاحتكاك هو قوة تأخير موجودة في عالمنا اليومي، إن قيمة القانون هي إدخال مفهوم القوة كدفع، أو شد يؤدي إلى تغيير الجسم لحركته.
قانون نيوتن الثاني:
ينص قانون نيوتن الثاني للحركة، على أنه إذا عملت القوة الصافية على جسم ما، فسوف يتسبب ذلك في تسارع ذلك الجسم.
يعالج القانون العلاقة بين السبب والنتيجة، بين القوة والحركة التي يشيع ذكرها على أنها F = m a، حيث m هي ثابت التناسب (الكتلة)، يتم قياس القوة بوحدات SI لنيوتن، مختصر N.
قانون نيوتن الثالث:
ينص قانون نيوتن الثالث للحركة، على أن لكل فعل رد فعل معاكس في الاتجاه ومساوي له في القوة، لذلك إذا مارس أحد الكائنات قوة على كائن ثانٍ، يمارس الثاني قوة مساوية وموجهة معاكسة على الأول.
الكتلة والوزن:
الكتلة والوزن هي كميات مادية مختلفة بشكل واضح، وهي حقيقة لا يمكن التأكيد عليها بشدة.
الكتلة هي الخاصية التي تضفي على الكائن ترددًا في تغيير حالته، كما أنها هي مقياس كمية المادة في الجسم، إذا كان الرصيد المكوّن من جزئين مستويًا على الأرض، فسيكون مستوًا في حقل جاذبية مختلف، على سبيل المثال، على سطح القمر.
وهكذا، فإن الكتلة هي كمية ثابتة، تقاس بوحدات الكيلوجرامات، ستشهد كتلة قدرها 1 كيلوجرام تسارعًا قدره 1 م / ث 2 تحت تأثير قوة 1 نيوتن.
تسمى القوة التي تمارسها الأرض، على كائن ذي كتلة محددة وزن الكائن على الأرض، الوزن عبارة عن قوة تقاس بوحدات نيوتن وهي كمية متجهة.
التعبير عن الوزن هو W = m g، حيث g هو التسارع بسبب الجاذبية، على النقيض من قياس الكتلة، فإن الوزن ليس ثابتًا.
الفرق بين الديناميكا والميكانيكا:
بشكل غير رسمي، الديناميكا هي دراسة القوى والحركة، وبشكل أكثر رسمية، فإن الديناميكا هي فرع من فروع الميكانيكا، الذي يتعامل مع التأثير الذي تحدثه القوى على حركة الأشياء.
الميكانيكا:
فرع من الفيزياء وتقسيم للميكانيكا الكلاسيكية، المعنية بالحركة الممكنة هندسيا لجسم أو نظام من الهيئات، دون النظر في القوى المعنية (أي أسباب الحركة وآثارها).
تهدف الميكانيكا إلى تقديم وصف للمكان المكاني لهيئات، أو أنظمة جزيئات المواد، والمعدل الذي تتحرك به الجزيئات (السرعة)، والمعدل الذي تتغير به سرعتها (التسارع). عندما يتم تجاهل القوى المسببة، تكون أوصاف الحركة ممكنة فقط للجزيئات ذات الحركة المقيدة، أي تتحرك على مسارات محددة.
