محاضرات شرح مبسطه ستفيد الطلبه بالجامعات ان شاء الله

“المحاضره الاولى ”
في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر اعتمدت الفيزياء بشكل كبير على وصف من خلال القوانين اللي وضعها نيوتن في كتابه ” الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية” واللي كان من أهمها قوانين الحركة الثلاثة وقانون الجاذبية العام.
وأصرّ نيوتن على مفهوم “القوة” كسبب للحركة. و جائت قوانين الحركة الثلاثة من افكار من ارسطو و غاليليو
و دي القوانين هي: –
– القانون الأول : إذا كان مجموع القوى المؤثرة في جسم ما بيساوي صفر فالجسم هيتحرك حركة مستقيمة وبسرعة ثابتة. القانون دا ليه اسم و هو قانون القصور الذاتي
فالقصور الذاتي لأي جسم ناتج عن الكتلة و بتعبر عن قابلية الجسم للحفاظ على سرعته، فالأجسام الل كتلتها كبيرة سرعتها مش بتتغير بسهولة و العكس صحيح فبمقدورنا اننا نوقف كرة صغيرة بيدنا عن حركتها و لكن هيبقى مستحيل لو كنا هنوقف مقطورة عربيات مثلا .
– القانون الثاني: و يربط القانون دا بين القوة وتأثيرها على الحركة.
فلما بتؤثر قوة ما على جسم بتسبب تغير في سرعته، بالزيادة أو النقصان او تغير على الأقل في جهة الحركة.
التغيير في قيمة السرعة دي او اتجاها اسمه تسارُع او عجلة و بينص القانون الثاني على أن: القوة = الكتلة × التسارع .
فكل ما زادت قيمة القوة هتسبب تسارع اكبر فمثلا لو زادت قوة محرك عربية فبالتالي السرعة هتزيد و العكس صحيح … برضه القانون دا ليه معني تاني … أنه لو اثرت قوتين متساويتين على جسمين مختلفين فالجسم اللي كتلته أكبر هتكون عجلته اقل وحركته ابطأ والجسم اللي كتلته أقل هتبقى عجلته أكبر وحركته اسرع .
– القانون الثالث: بينص على أن لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار و مضاد له في الاتجاه فلو اثر جسم على جسم تاني بقوة ما فإن الجسم الثاني هيؤثر على الأول بقوة مساوية في القيمة و في الجهة المضادة ليه و هنشوف تطبيق هيوضح القانون دا في شرح قوة الجاذبية.
وضع نيوتن في نفس الكتاب قانون الجاذبية العام بناء على ملاحظات تجريبية عملها غالليليو قبل كدا … حيث انه لاحظ بالقرب من سطح الأرض تسقط الأجسام بنفس العجلة حتى لو كانت مختلفة في الكتلة
وبناءً على تجارب قام بها نيوتن وعلى الأفكار السائدة بين الأكاديميين في الفترة دي و بينص هذا القانون على أن قيمة القوة اللي بيجذب فيها جسم ما (زي الشمس) جسم تاني (زي كوكب الأرض) بتزداد بزيادة كتلة الجسمين و بتتناقص مع مربع المسافة بينهما
و وضح نيوتن أن قوانين الحركة دي و قانون الجاذبية بتوصف حركة الأجسام السماوية زي الكواكب و الأقمار و النجوم و بتوصف برضه حركة الأجسام على الأرض و انه بيصلح في اي نقطة من الكون عشان كدا اسمه قانون الجاذبية الكوني أو العام.
نرجع للقانون الثالث لنيوتن … الأرض بتجذبنا بقوة نحو الأسفل (فعل) و أحنا بنجذبها بنفس القوة نحو الأعلى (رد الفعل) و لكن قيمة القوة دي لها تأثير ملحوظ على كتلة صغيرة زي كتلتنا كلنا بالمقارنة مع كتلة الارض.
و بيّن نيوتن تطابق فرضياته مع التجارب اللي عملها على الأرض و برهن برضه أنه يمكن من قوانينه استنتاج ثلاثة قوانين تانية كانت معروفة في ساعتها بقوانين كبلر و اللي بتوصف حركة الكواكب في المجموعة الشمسية و اللي وضعها كبلر على اساس كم كبير من الملاحظات و قياسات مواضع الكواكب قام بها كبلر ومن قبله فلكي دنماركي اسمه تيخو براهي.
و نصت القوانين دي على أن الكواكب بتتحرك في مسارات أهليلجية -بيضاوية- وأن سرعة الكوكب بتزداد لما بيكون قريبا من الشمس و بتنقص لما يكون بعيدا عنها … و بينت القوانين على وجود علاقة بين زمن دوران الكوكب حول الشمس وبين القطر الأكبر لمداره .
اما استنتاج نيوتن من جديد لقوانين كبلر بناء على القوانين اللي وضعها هو تأكيد لدعم صحة فرضياته
اعتمادا على قوانين نيوتن ممكن نعرف المعادلات اللي بتحدد حركة الأجسام و القوى المؤثرة عليها …. و قوانين نيوتن اتعدلت و تمت اعادة صياغة فرضياتها كذا مرة اهمها اللي قام به كل من العالمين لاجرانج وهاميلتون.
و رغم اختلاف الصياغات ظاهريا فكلها بتتفق في النتيجة … كما ان الفرضيات دي بتتفق أن الزمن مفهوم مطلق أي ان الزمن بيجري بنفس الشكل في كل نقطة من الكون وبنفس الطريقة مهما كانت سرعة الشخص المتحرك.
و بشكل منفصل أدى تطبيق المبادئ دي اللي بتُعرف باسم الميكانيكا النيوتونية إلى تقدُم صناعة الالات كتطبيق لنتائج القوانين دي … و لكن نيوتن كان بيعتبر ان قوانينه غير كافية لوصف الكون كله.
برضه سبب قوة الجاذبية كان سؤال شاغله دايما و محدش عرف يجاوب عليه في وقتها … اما نيوتن عبر عن رأيه في نظرياته و قال ” لا أعلم كيف يراني العالم، ولكن بالنسبة لي أبدو كطفل يلعب على الشاطئ وألهو بين الحين والأخر عاثرا على حصاة اكثر نعومة أو صدفة أجمل من المعتاد في حين يمتد محيط الحقيقة العظيم امامي غير مكتشف بعد.