كيف يتابع الفيزيائيون مباراة كرة القدم ؟
الاف الالعاب يعرفها عالمنا اليوم منها التقليدية ومنها الالكترونية ولكن لم نجد ما هو اكثر اثارة وشهرة من لعبة كرة القدم ، هذه اللعبة التي تزيل الفروقات بين الصغير والكبير بين النساء والرجال ، الجميع او الغالبية العظمى من الناس يستمتعون ويصفقون لاداء لاعبهم المميز ويهللون لفريقهم ولمنتخب بلدهم .
في هذا المقال ساوضح ما يعرف بفيزياء كرة القدم وكيف ينظر الفيزيائيون لمباراة كرة القدم وما هي القوانين الفيزيائية الاساسية المتحكمة في عناصر المباراه ( اللاعب والكرة والملعب ).
اولا : قانون القصور الذاتي ( قانون نيوتن الاول )
نص القانون " الجسم الساكن يبقى ساكن والجسم المتحرك بسرعة ثابتة يبقى متحرك ما لم تؤثر عليه قوة تغير من حالته"
كرة القدم ساكنة في وسط الملعب فقط ستغير من حالتها وتتحرك عندما تؤثر عليها قوة من قدم اللاعب ولكن لن تستمر في حركتها لوجود قوة مقاومة الهواء وقوة الاحتكاك على ارضية الملعب والتي ستعمل على تغيير حالة الكرة المتحركة وايقافها ، اذن قوة قدم اللاعب وقوة الاحتكاك على ارضية الملعب ومقاومة الهواء هي من تغير حالة الكرة من السكون الى الحركة والعكس ، والان لو قمنا ببناء الملعب في الفضاء بالتاكيد فان كرتنا ستستمر في الحركة لمسافة كبيرة جدا جدا ونظريا ستستمر الى مالانهاية لعدم وجود مقاومة الهواء هناك.
ثانيا : قانون نيوتن الثاني
نص القانون "تسارع الجسم يتناسب طرديا مع مجموع القوى المؤثرة عليه"
كرة القدم لها وزن على الارض ولها كتلة لانها جزء من المادة ، والكتلة هي كمية قياسية لا تتغير بتغير المكان كما في الوزن ، عندما يقوم لاعب كرة القدم بركل الكرة فان الكرة تمتلك تسارع يعمل على زيادة السرعة وكلما كانت ركلة اللاعب اقوى كان التسارع اكبر وبالتالي السرعة تزداد بصورة اكبر ، ولكن لو ركل هذا اللاعب على كرة اخرى لها كتلة اكبر بنفس قوة الركلة للكرة الاولى فان الكرة الاكبر في الكتلة لن تتمكن من السير بنفس سرعة الكرة الاولى وذلك لان التسارع يتناسب طرديا مع التسارع بشرط ثبوت الكتلة ، لذلك يقوم الحكم بوزن كرة القدم قبل بدء المباراه وهذا قانون دولي يجب ان يكون وزن الكرة محدد بقيمة معينة.
ثالثا : قانون نيوتن الثالث
نص القانون " لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومضاد بالاتجاه "
ليتحقق قانون نيوتن الثالث يجب ان يكون النظام يتكون من جسمين متحركين كل منهما يبذل قوة على الاخر ، نجد حارس المرمى يحرك يديه ويؤثر بقوة على الكرة المتحركة والتي تؤثر بدورها بقوة على يدي الحارس ونظرا لن كتلة الكرة اقل بكثير من كتلة حارس المرمى فان الكرة ستتوقف وتسقط دون تأثير كبير على اللاعب .
رابعا : قانون حفظ الزخم والدفع
الدفع هو " القوة مضروب في زمن تأثيرها "
عندما يركل لاعب كرة القدم الكرة وملامسة قدمه لفترة زمنية قصيرة فان الكرة تمتلك دفع وعندما يتم تمريرها الى لاعب اخر فان اللاعب الاخر فانه يقلل دفعها الى الصفر بلطف لانه يؤثر على الكرة بقوة كبيرة في زمن قصير جدا ثم يركلها لاخر وهكذا فان الكرة تمتلك وتفقد دفع باستمرار
خامسا : مسار القطع المكافئ ( حركة المقذوفات )
عندما يركل لاعب كرة القدم الكرة بمقدمة القدم فانه يقذفها بزاوية معينة تتسبب في اعطاء الكرة نوعين من الحركة ، حركة افقية بسرعة ثابتة ( تسارع =صفر ) وحركة راسية بتسارع ثابت ( تسارع الجاذبية الارضية ) ، فتتحرك الكرة بمسار قوسي ، او مسار قطع مكافئ ، تبدأ الكرة بسرعة ابتدائية كبيرة عند قدم اللاعب ثم تبدأ بالتناقص الى ان تصل لاقصى ارتفاع ثم تبدأ هبوطا بسرعة متزايدة وتكون سرعة الكرة عندما تصطدم بالارض اكبر من السرعة الابتدائية لانها مجموع سرعتين، السرعة الافقية والسرعة الراسية (جمع اتجاهي ).
سادسا : تأثير الدوامة ( تأثيرقوة ماغنوس)
عندما يقوم لاعب محترف بركل الكرة من طرفها فان الكرة سوف تدور حول نفسها مسببة حولها دوامة من الهواء ، وبالتالي يمكن للكرة ان تغيير إتجاهها في الهواء دون تأثير من اللاعب الذي ركلها وعندما تقل سرعة حركة الكرة بسبب مقاومة الهواء فان الدوامة التي تكونت حولها تُؤثر على مسار حركتها وتتسبب بتغيير اتجاهها بشكل قوسي .
رابط فيديو لتأثير قوة ماغنوس على يوتيوب
تعليقات
إرسال تعليق