مسألة اتجاه القوة

[mysterious_man]

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

توجد لدينا اسطوانة طائرة بداخلها محرك يطرد منها مواد وكتل من الأمام والخلف (شاملة عادم المحرك) كما هو مبين في الشكل بحيث أن الاسطوانة تحركت إلى اليمين بسرعة ثابتة : هل توجد قوة مؤئرة على نظام الاسطوانة؟ وإلى أي اتجاه ؟ الأيمن أم الأيسر؟
http://www2.0zz0.com/2008/09/11/12/669374693.jpg

أنتظر أجاباتكم معللة بالمعادلات الكلاسيكية

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

[khaled1966]

لم توضح هل هناك قوى احتكاك ومقاومة هواء أم أم نعتبرها معدومة ؟
وشئ أخر بما أن الأسطوانة أصبح لها سرعة ثابته معنى ذلك فأن محصلة القوى الخارجية المؤثرة عليها معدومة حسب العلاقة الأساسية في التحريك الأنسحابي أي أنه يوجدى قوى مؤثرة على الأسطوانة ولكن محصلتها معدومة .

[mysterious_man]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
لا توجد هناك قوى احتكاك على الاسطوانة
واستنتاج ان القوى الخارجية محصلتها صفر لمجرد ثبوت سرعة الاسوانة غير موفق
منتظر اجتهاداتكم

[mysterious_man]

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أين اجتهادات عباقرة الفيزياء؟

[هوائية]

حسب معلوماتي التي أكل منها الدهر و شرب
فإن القوة هي معدل التغير في كمية الحركة بالنسبة للزمن
و نظرا لأن محصلة القوة صفر
و لأن الكتلة تتناقص فيجب أن تكون قوة أخرى في اتجاه الحركة تعادل التناقص في الكتلة


××××

اللهم إلا إذا كانت الكتلة تتناقص في الاتجاهين بنفس الكمية حينها
ربما تتوازن
لا أدري
و في هذه الحالة لا نحتاج للقوة و يسير الجسم في اتجاه سرعته الابتدائية إلى اليمين

[هوائية]

و أظن أن اتجاه القوة سيكون في عكس الاتجاه الذي يتم طرد و فقد الكتل منه بدرجة أكبر سواء كان يمين أو يسار
أما اتجاه الحركة فهو اتجاه السرعة الابتدائية (لحظة توازن القوتين)
و ليس له علاقة باتجاه القوة المؤثرة لأن محصلة القوى صفر

على كل حال يتيأ لي أيضا أن القوة في الاتجاه الرأسي لها شأن لكي تحفظ الاسطوانة في مستواها الأفقي

و لكن المشكلة أننا تعاملنا مع الكتل على أنها كمية متجهة . و على هذا لن يكون لها شأن في الاتجاه الرأسي
و في نفس الوقت لا أظن أن القوة التي تعادل قوة الجاذبية لتحفظ الجسم في مستواه الأفقي ستكون ثابتة
لأن هناك تغيرا في الكتلة و بالتالي تغير في قوة الجاذبية و من ثم يجب تناقص القوة المعادلة لها

؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟

[mysterious_man]

بفرض أن محور x في نفس اتجاه السرعة "الثابتة" V
بتطبيق قانون نيوتن الثاني
F=d(mv)/dt=m*dv/dt + v*dm/dt .... eq1
حيث أن v ثابتة فإن الحح الأول في الطرف الأيمن في المعادلة أعلاه=صفر
F=d(mv)/dt=v*dm/dt .... eq2
وحيث أن العادم يخرج من اللاسطوانة (بغض النظر عن اتجاهه طالما فرضنا ثبوت السرعة) إذن لابد وأن تفاضل كتلة النظام بالنسبة للزمن سالبة وبالتالي فإن القوة المؤثرة حينئذ يكون اتجاهها عكس اتجاه محور x أي عكس اتجاه السرعة
والله أعلم

[المتفيزق]

لا بأس مستيريوس...
نعم تكون الحركة معاكسة للسرعة عند فقد الكتلة لو كانت تذوب هكذا وتتبخر ولا ندري لأي اتجاه وبأي سرعة ... لكن الوضع هنا مختلف يا صديق... الكتلة تقذف ... لاحظ ... تقذف باتجاه ما ولا تقع هكذا وتنفصل دون اي حركة والا لظلت من الجسم ... اليس كذلك؟؟؟
بمعنى آخر دعنا نجيب على السؤال التالي : إذا انفصلت الكتلة من الامام فأين يتجه باقي النظام؟؟؟ عكس السرعة ... لنقل إن الجسم كان واقفا (ساكنا) اصلا ... إذن سيتقهقر الجسم للخلف ... طيب ماذا لو انفصلت الكتلة من الخلف ... سوف يندفع الجسم للامام أليس كذلك؟؟؟ نعم أم لا ؟؟؟ إن قلت نعم(بلى) فنحن متفقان وإن قلت لا (كلا) فقد وقعت في تناقض يحتم خطأ فرضك الذي توصلت إليه وهو أن الجسم في الحالتين سوف يعاكس السرعة يعني هنا سوف يرتد للخلف أيضا وليس هكذا الحياة ...والطبيعة التي فطرها الله...
والان اذا وافقتني ان الكتلة يجب أن تقذف بسرعة فهذا يعني أن الزخم يختلف ومن هنا جاءت القوة ... اختلاف في الزخم في وقت معين (يعني معدل زمني) والأصل فيه ان النظام ككل (باعتباره عدة اجسام) له زخم ثابت (على اعتبار عدم وجود قوى خارجية) وهو يساوي تماما زخم مركز الكتلة ... فإذا زاد الزخم في احد الاجزاء قل في الاجزاء الاخرى لنحافظ على ثباته... هل هذا واضح؟؟؟
والان لدينا اسطوانة فيها وقود ... لنقل إن لدينا اجساما ثلاثة ... جسم الاسطوانة ... الوقود او الكتلة اليمنى ... الكتلة اليسرى ... للتسهيل دعنا نفترض أن النظام ساكن ... يعني زخم مركز الكتلة ثابت وقيمته صفر تماما... هل نحن متفقون ام نتوقف؟؟؟ ... ان كنت موافقا فادخل إلى الفقرة التالية...
نعم ... إن كان ذلك كذلك... فإن اندفاع (لاحظ ... اندفاع يعني كتلة متحركة ولذا لها زخم) اقول اندفاع الكتلة اليمنى بسرعة معناه ان زخم الكتلة قد ازداد ... ولكي نحافظ على زخم النظام الكلي يجب ان يقل زخم باقي النظام ... ولذا تراجعت الاسطوانة مع الكتلة اليسرى للخلف (متناسبة عكسا مع الكتلة بالطبع يعني كلما زادت الكتلة كان التقهقر ابطأ) وبالنتيجة يظل مركز الكتلة ثابتا في محله في نفس النقطة (لاحظ ... مركز الكتلة ثابت ...) ... إن راقك ذلك فانتقل إلى الخطوة التالية...
نعم ... لنفترض الان اننا دفعنا الكتلتين يعني دفعنا كتلة لليمين واخرى لليسار ... سنفترض للتسهيل انهما متساويتان وانهما اندفعتا بنفس السرعة ... في هذه الحالة يجب أن يظل مركز الكتلة في نفس المكان ... ولذا يجب أن يرجع النظام نتيجة الكتلة الاولى ويتقدم نتيجة الكتلة الثانية والفرق بينهما يجب أن يكون صفرا هنا وبالتالي تظل الاسطوانة ثابتة في مكانها بينما تتحرك الكتلتان مبتعدتين بنفس السرعة عن الجسم الاسطواني... هل نحن متفقون؟؟؟ انتقل إلى الخطوة القادمة او اكتب مشاركة جديدة للاستفسار...ههه
والان إن كانت الاسطوانة متحركة ابتداء فإنها ستظل تتتحرك بنفس السرعة وسوف تبتعد الاولى عنها بنفس ابتعاد الثانية وفي هذه الحالة يظل مركز الكتلة متحركا بالسرعة الابتدائية ... أليس هذا منطقياَ؟؟؟ نعم للخطوة القادمة ... لا للمناقشة ومشاركة جديدة...
طيب ماذا لو لم تكن الكتلتان متساويتين او ان السرعات مختلفة او ان كليهما مختلف سرعة وكتلة؟؟؟ في هذه الحالة المحصلة ليست صفرا ولذا يجب ان يتحرك الجسم الاسطواني (نتيجة الفرق ) بحيث يحافظ على الزخم ثابتا ...
إلى هنا نكون قد انهينا النقاش في المسألة ... على اعتبار الموافقة على جميع البنود ... إن لم يكن ذلك كذلك ... فالمناقشة سجال ههه
سلام

[mysterious_man]

لا بأس مستيريوس...
نعم تكون الحركة معاكسة للسرعة عند فقد الكتلة لو كانت تذوب هكذا وتتبخر ولا ندري لأي اتجاه وبأي سرعة ... لكن الوضع هنا مختلف يا صديق... الكتلة تقذف ... لاحظ ... تقذف باتجاه ما ولا تقع هكذا وتنفصل دون اي حركة والا لظلت من الجسم ... اليس كذلك؟؟؟
بمعنى آخر دعنا نجيب على السؤال التالي : إذا انفصلت الكتلة من الامام فأين يتجه باقي النظام؟؟؟ عكس السرعة ... لنقل إن الجسم كان واقفا (ساكنا) اصلا ... إذن سيتقهقر الجسم للخلف ... طيب ماذا لو انفصلت الكتلة من الخلف ... سوف يندفع الجسم للامام أليس كذلك؟؟؟ نعم أم لا ؟؟؟ إن قلت نعم(بلى) فنحن متفقان وإن قلت لا (كلا) فقد وقعت في تناقض يحتم خطأ فرضك الذي توصلت إليه وهو أن الجسم في الحالتين سوف يعاكس السرعة يعني هنا سوف يرتد للخلف أيضا وليس هكذا الحياة ...والطبيعة التي فطرها الله...
والان اذا وافقتني ان الكتلة يجب أن تقذف بسرعة فهذا يعني أن الزخم يختلف ومن هنا جاءت القوة ... اختلاف في الزخم في وقت معين (يعني معدل زمني) والأصل فيه ان النظام ككل (باعتباره عدة اجسام) له زخم ثابت (على اعتبار عدم وجود قوى خارجية) وهو يساوي تماما زخم مركز الكتلة ... فإذا زاد الزخم في احد الاجزاء قل في الاجزاء الاخرى لنحافظ على ثباته... هل هذا واضح؟؟؟
والان لدينا اسطوانة فيها وقود ... لنقل إن لدينا اجساما ثلاثة ... جسم الاسطوانة ... الوقود او الكتلة اليمنى ... الكتلة اليسرى ... للتسهيل دعنا نفترض أن النظام ساكن ... يعني زخم مركز الكتلة ثابت وقيمته صفر تماما... هل نحن متفقون ام نتوقف؟؟؟ ... ان كنت موافقا فادخل إلى الفقرة التالية...
نعم ... إن كان ذلك كذلك... فإن اندفاع (لاحظ ... اندفاع يعني كتلة متحركة ولذا لها زخم) اقول اندفاع الكتلة اليمنى بسرعة معناه ان زخم الكتلة قد ازداد ... ولكي نحافظ على زخم النظام الكلي يجب ان يقل زخم باقي النظام ... ولذا تراجعت الاسطوانة مع الكتلة اليسرى للخلف (متناسبة عكسا مع الكتلة بالطبع يعني كلما زادت الكتلة كان التقهقر ابطأ) وبالنتيجة يظل مركز الكتلة ثابتا في محله في نفس النقطة (لاحظ ... مركز الكتلة ثابت ...) ... إن راقك ذلك فانتقل إلى الخطوة التالية...
نعم ... لنفترض الان اننا دفعنا الكتلتين يعني دفعنا كتلة لليمين واخرى لليسار ... سنفترض للتسهيل انهما متساويتان وانهما اندفعتا بنفس السرعة ... في هذه الحالة يجب أن يظل مركز الكتلة في نفس المكان ... ولذا يجب أن يرجع النظام نتيجة الكتلة الاولى ويتقدم نتيجة الكتلة الثانية والفرق بينهما يجب أن يكون صفرا هنا وبالتالي تظل الاسطوانة ثابتة في مكانها بينما تتحرك الكتلتان مبتعدتين بنفس السرعة عن الجسم الاسطواني... هل نحن متفقون؟؟؟ انتقل إلى الخطوة القادمة او اكتب مشاركة جديدة للاستفسار...ههه
والان إن كانت الاسطوانة متحركة ابتداء فإنها ستظل تتتحرك بنفس السرعة وسوف تبتعد الاولى عنها بنفس ابتعاد الثانية وفي هذه الحالة يظل مركز الكتلة متحركا بالسرعة الابتدائية ... أليس هذا منطقياَ؟؟؟ نعم للخطوة القادمة ... لا للمناقشة ومشاركة جديدة...
طيب ماذا لو لم تكن الكتلتان متساويتين او ان السرعات مختلفة او ان كليهما مختلف سرعة وكتلة؟؟؟ في هذه الحالة المحصلة ليست صفرا ولذا يجب ان يتحرك الجسم الاسطواني (نتيجة الفرق ) بحيث يحافظ على الزخم ثابتا ...
إلى هنا نكون قد انهينا النقاش في المسألة ... على اعتبار الموافقة على جميع البنود ... إن لم يكن ذلك كذلك ... فالمناقشة سجال ههه
سلام

يا أستاذ المتفيزق أنا مش قدك على رأي المصريين :) ولا قد هذا التحليل المفصل
لقد اكتشفت خطأي
هو أنني رددت على الاستاذ خالد بأنه لا يوجد قوى مقاومة خارجية عكس اتجاه السرعة ,, أما اذا افترضنا ذلك فمعادلة نيوتن تنسجم مع الآتي
انفصال كتل من الخلف (مثل العادم) في عكس اتجاه السرعة ...... (في هذه الحالة ستتسارع الاسطوانة الى اليمين لولم يوجد قوي خارجية) ولكن الذي يمنع اللاسطوانة من التسارع إلى اليمين ويجعلها تسير بسرعة ثابتة هو وجود قوة مقاومة خارجية على النظام متجهة الى اليسار وتساوي
resistance= Absolute[ V*d(m)/dt] ... eq1

أظن بعد دخول مقاومة خارجية في الموضوع وانفصال الكتل من الخلف (او من الخلف اكثر منها من الأمام بفرض تساوي مطلق سرعات الكتل المنفصلة) نكون قد اتفقنا استاذي المتفيزق .... ولا ايه ;)

تلميذك أحمد

[mysterious_man]

يا أستاذ المتفيزق أنا مش قدك على رأي المصريين :) ولا قد هذا التحليل المفصل
لقد اكتشفت خطأي
هو أنني رددت على الاستاذ خالد بأنه لا يوجد قوى مقاومة خارجية عكس اتجاه السرعة ,, أما اذا افترضنا ذلك فمعادلة نيوتن تنسجم مع الآتي
انفصال كتل من الخلف (مثل العادم) في عكس اتجاه السرعة ...... (في هذه الحالة ستتسارع الاسطوانة الى اليمين لولم يوجد قوي خارجية) ولكن الذي يمنع اللاسطوانة من التسارع إلى اليمين ويجعلها تسير بسرعة ثابتة هو وجود قوة مقاومة خارجية على النظام متجهة الى اليسار وتساوي
resistance= Absolute[ V*d(m)/dt] ... eq1

أظن بعد دخول مقاومة خارجية في الموضوع وانفصال الكتل من الخلف (او من الخلف اكثر منها من الأمام بفرض تساوي مطلق سرعات الكتل المنفصلة) نكون قد اتفقنا استاذي المتفيزق .... ولا ايه ;)

تلميذك أحمد
وهذه الحالة يمكن تخيلها ببساطة اذا تأملنا حالة صاروخ يسير موازيا لسطح الأرض بواسطة اندفاع العادم من الخلف على قضيب له احتكاك وتثبت سرعته نتيجة للاحتكاك مع قلة كتلته المستمرة نتيجة لخروج العادم

[mysterious_man]

يا أستاذ المتفيزق أنا مش قدك على رأي المصريين :) ولا قد هذا التحليل المفصل
لقد اكتشفت خطأي
هو أنني رددت على الاستاذ خالد بأنه لا يوجد قوى مقاومة خارجية عكس اتجاه السرعة ,, أما اذا افترضنا ذلك فمعادلة نيوتن تنسجم مع الآتي
انفصال كتل من الخلف (مثل العادم) في عكس اتجاه السرعة ...... (في هذه الحالة ستتسارع الاسطوانة الى اليمين لولم يوجد قوي خارجية) ولكن الذي يمنع اللاسطوانة من التسارع إلى اليمين ويجعلها تسير بسرعة ثابتة هو وجود قوة مقاومة خارجية على النظام متجهة الى اليسار وتساوي
resistance= Absolute[ V*d(m)/dt] ... eq1

أظن بعد دخول مقاومة خارجية في الموضوع وانفصال الكتل من الخلف (او من الخلف اكثر منها من الأمام بفرض تساوي مطلق سرعات الكتل المنفصلة) نكون قد اتفقنا استاذي المتفيزق .... ولا ايه ;)

تلميذك أحمد

يوجد تصحيح في حلى هنا وهو أن القوة المؤثرة على الاسطوانة ستكون في عكس اتجاه الحركة = المقاومة - رد فعل الكتل المنفصلة (او العادم) على الاسطوانة= Absolute[ V*d(m)/dt] ..eq1

[mysterious_man]

وهذه الحالة يمكن تخيلها ببساطة اذا تأملنا حالة صاروخ يسير موازيا لسطح الأرض بواسطة اندفاع العادم من الخلف على قضيب له احتكاك وتثبت سرعته نتيجة للاحتكاك مع قلة كتلته المستمرة نتيجة لخروج العادم

وهذه الحالة يمكن تخيلها ببساطة اذا تأملنا حالة صاروخ يسير موازيا لسطح الأرض بواسطة اندفاع العادم من الخلف على قضيب له احتكاك وتثبت سرعته نتيجة للـــ (المقاومة - رد فعل الكتل المنفصلة (او العادم) على الاسطوانة) مع قلة كتلته المستمرة نتيجة لخروج العادم

[المتفيزق]

كلام جميل مستر-احمد-يوس ... ومحاولة جيدة لفهم المسألة والاتفاق معي ... ومع ذلك أقول... حتى في عدم وجود قوة احتكاك فإن اندفاع الكتلتين من الاتجاهين يعني أن هناك قوتين تؤثران على النظام وسوف يتحرك النظام وفقا لمحصلتهما المتجهة ... حتما لازما...
كل ما في الامر اننا يجب أن نتحدث عن زخم جميع الأجسام الداخلة في تكوين النظام وهذا ما أوقع المناقشين في اللخبطة...

كل التحيات العاطرات...

[khaled1966]

مشكورين على الأضاح

[mysterious_man]

كلام جميل مستر-احمد-يوس ... ومحاولة جيدة لفهم المسألة والاتفاق معي ... ومع ذلك أقول... حتى في عدم وجود قوة احتكاك فإن اندفاع الكتلتين من الاتجاهين يعني أن هناك قوتين تؤثران على النظام وسوف يتحرك النظام وفقا لمحصلتهما المتجهة ... حتما لازما...
كل ما في الامر اننا يجب أن نتحدث عن زخم جميع الأجسام الداخلة في تكوين النظام وهذا ما أوقع المناقشين في اللخبطة...

كل التحيات العاطرات...
نعم أستاذنا د.مازن ..... جزاك الله خيراً على الاهتمام وتوصيب مواضع الخلل

[mysterious_man]

مشكورين على الأضاح

عفواً أخي خالد وأعتذر عن اللبس في المسألة

[المتفيزق]

يا أخي أنا والله لا أوصب ... أنا أصوب إن استطعت ... اللهم لا تجعل فينا هما ولا وصبا...