العلوم الفيزيائية — السقوط الحر: معادلات الحركة بتسارع ثابت (g=9.81 m/s²) — الأولى ثانوي — بكالوريا — المنهاج الجزائري

السقوط الحر: معادلات الحركة بتسارع ثابت

السقوط الحر (Chute libre) هو حركة جسم تحت تأثير قوة الجاذبية الأرضية فقط، دون مقاومة الهواء. يعتبر نموذجاً أساسياً في الميكانيكا الكلاسيكية لتطبيق قوانين نيوتن.

1. تعريف السقوط الحر

يكون الجسم في سقوط حر إذا كان يخضع لتأثير قوة جذب الأرض فقط (وزنه). في هذه الحالة، يكون تسارع الجسم ثابتاً ويساوي g ≈ 9.81 m/s² (موجهاً نحو مركز الأرض). مقاومة الهواء تُهمل عادة لتبسيط الدراسة.

2. معادلات السقوط الحر

لجسم يسقط من السكون (سرعة ابتدائية = 0):
• v(t) = g·t (السرعة تزداد خطياً مع الزمن).
• y(t) = ½·g·t² (المسافة تزداد تربيعياً).

لجسم يقذف رأسياً إلى الأعلى بسرعة v₀:
• v(t) = v₀ – g·t
• y(t) = v₀·t – ½·g·t²

3. السقوط في مجال الجاذبية المنتظم

عند إهمال مقاومة الهواء، جميع الأجسام تسقط بنفس التسارع بغض النظر عن كتلتها. هذا ما أظهره جاليليو في تجربته الشهيرة من برج بيزا. كما أن زمن السقوط يعتمد فقط على الارتفاع وليس على الكتلة.

4. تمارين مقترحة

التمرين 1: ألقي جسم من ارتفاع 45 m بدون سرعة ابتدائية. احسب زمن الوصول إلى الأرض والسرعة عند الاصطدام (g=10 m/s²).
التمرين 2: قذف جسم رأسياً إلى الأعلى بسرعة 20 m/s. احسب أقصى ارتفاع يصل إليه وزمن الصعود.
التمرين 3: هل كتلة الجسم تؤثر في زمن السقوط الحر؟ علل.

للمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع، يمكنكم الاطلاع على دروس مشابهة: قوانين نيوتن للحركة و الحلقات في بايثون.