[المتفيزق]

حديثنا هنا عن مسألة اتزان القوى وتحليلها في اتجاهين متعامدين ... سأطرح سؤالا بسيطا ... تخيل أنك تمسك مع زميلك حبلا تشدانه من طرفيه... الحبل مشدود ... هل تشد أكثر ؟؟؟ شد ... شد أكثر ... انظر إلى الحبل ...إنه متقوس ...شد شدا أكبر ربما اصبح الحبل أفقيا تماما... ستظل تشد وتقول ربما استطعنا أن نجعل الحبل أفقيا تماما... تعال يا محمد شد معي واذهب يا أحمد مع صديقي ... هيا لنشد أكثر وأكثر ... ومع ذلك يظل الحبل متقوسا... ربما نفترض أن ذلك مرهون بقوة أكبر ... أترى لو ربطنا الحبل بسيارتين وجعلناهما تشدان الحبل أو أن الحبل ربط من طرف في وتد بحائط ...والطرف الاخر بسيارة تشده... أتراه يتخذ الشكل الافقي تماما من غير تقوس؟؟؟ عمليا ... ربما يكون ذلك صحيحا ... سوف نحس بأن الحبل قد انشد تماما وانه افقي... لكنه من الناحية النظرية متقوس أو أنه يصنع (على سبيل التقريب) شكل زاوية رأسها للأسفل...طبعا لا تنس هنا أن وزن الحبل له اعتبار...
خذ مثالا شبيها... علق قميصين وسروالا في حبل الغسيل ... سوف يتقوس الحبل ... الوالدة لا تحب أن يكون الحبل مترهلا ...جاءت تطلب منك أن تشد الحبل ... جئت أنت بقوة الشباب المتقدة لكي تساعد ...شددت الحبل لكنه ظل متقوسا ..شددته أكثر لكنه لم يعتدل تماما ... مع شيء من الخجل ناديت على أخيك ليساعد ...لكن الحبل ظل متقوسا... انزل الملابس المبتلة وشد الحبل ربما يبدو لناظريك افقيا (هو ليس افقيا تماما على أي حال) ولكن مجرد وضع الملابس مرة أخرى ...سوف يتقوس من جديد...
وانظر إلى أسلاك الكهرباء ... إنها متقوسة ... نعم من الاسباب انها يجب أن تكون مرتخية قليلا لكي لا تنشد كثيرا في حالات البرد من جراء انكماشها ... ومع ذلك فإني رأيت العمال يشدونها في الشتاء (لكي نستبعد فكرة الارتخاء في الصيف) رأيتهم يشدونها بشكل كبير بآلة معهم لشد السلك... وبالكاد كانوا يشدون... اقصد أنها تصل إلى وضع يصعب معه أن تشد أكثر ... لكن الاسلاك تظل متقوسة ...

تعال نفكر في السبب وننظر كيف نستغل ذلك...
إن الاسلاك لها كتلة مركزة في منتصفها على اعتبار أنها منتظمة ... يعني يمكننا تمثيلها بخيطين خفيفين مربوطين من الطرفين وعلق فيهما من المنتصف كتلة ما ...تماما كما علقنا القميص على الحبل...والان انظر ... لو كان الطرفان مربوطين في نفس النقطة والكتلة معلقة ... في هذه الحالة بالتأكيد نصف الوزن يحمله الخيط الأول (النصف الاول من الخيط) والنصف الثاني يحمله النصف الاخر أو لنقل إن الوزن يتوزع على الجزأين معا... فلو كان الوزن 50 ثقل كيلوجراما فإن 25 ثقل كيلوجرام (وزن 50 كيلوجرام) تشد في كل جزء...
والآن ... اربط الطرفين في نقطتين مختلفتين... يعني أصبح هناك زاوية بين اتجاه الوزن( لأسفل تماما) وبين كل من الخيطين المائلين (بنفس الزاوية للتسهيل). طيب ما رأيك الان: هل الشد في الحبل يزداد أم يقل ؟؟؟ لنبدأ التحليل...
ان جزأي الحبل متزنان مع الوزن أليس كذلك؟؟؟ ... طيب ...القوى الثلاث تؤثر في نقطة واحدة ...يعني تحقق الاتزان يقتضي أن تتلاشى المحصلة ... أو بمعنى ثالث : يجب أن تتلاشى القوى في الاتجاهين العمودي والافقي ... تعال نحلل القوى... ستجد أن :
2Tcos theta = mg
هذا على الرأسي أما الأفقي فإن القوتين تتلاشيان يعني على اليمين: Tsin theta وعلى اليسار Tsin theta أيضا فيلاشي احدهما الاخر ...
طيب انظر للمعادلة السابقة الخاصة بالاتزان على المحور الرأسي ماذا تجد؟؟؟ إن الشد يصبح :
T = 0.5 mg / cos theta
فإذا كانت الزاوية ثيتا صفرا (وهي الحالة التي يكون جزءا الحبل متوازيين) فإن الشد يساوي بالضبط نصف الوزن... لكن إذا كانت الزاوية أكبر من الصفر فإن جيب التمام سيقل عن الوحدة ولذا سوف يزداد الشد عن نصف الوزن وربما أصبح مساويا للوزن ... نعم يساويه ... يعني سيكون الشد في الحبل السابق الذي تحدثنا عنه 50 ثقل كجم في كل طرف ... وأيضا الوزن نفسه 50 ثقل كجم...وما ذاك إلا عند الزاوية 60 درجة ... طيب دع الزاوية تكبر أكثر ...يعني باعد بين طرفي الحبل ... ستصبح الزاوية أكبر ربما 80درجة...وفي هذه الحالة فإن جتا 80 = 0.17 فيكون الشد مساويا حوالي ثلاثة أمثال وزن الكتلة المعلقة !!!!!!!!!!!

ما الذي نريده من ذلك؟؟؟
إن معني أن يكون الحبل أفقيا يعني الزاوية 90 درجة ... يعني جيب التمام صفر ...يعني القوة ...قوة الشد يجب أن تكون مالانهاية كي يصبح الخيط أفقيا تماما...ولهذا قلنا إنه يستحيل من الناحية النظرية أن تحصل على ذلك طالما أن للحبل كتلة أو أنه قد علقت به كتلة...

ولذلك فإننا عندما نعلق شاة في حبل ربط في نافذتين مثلا ثم جعلنا نشد الحبل كي ترتفع الشاة (بعد ذبحها وسلخها) لكي نستطيع تقطيع اللحم ... أقول إن شددنا الحبل لنرفعها زيادة حال كون الحبل مائلا بزاوية كبيرة على الرأسي فإن النافذة قد تنخلع من مكانها إذا أكثرنا من الشد ... لاحظ أن شاة بوزن 30 ث. كيلو جرام يمكنها أن تخلع النافذة... يبدو أن هذا يصعب تصديقه!!!
وهذه الأعمدة التي نراها وقد شدت إليها الأسلاك ثم شدت هي إلى الارض لتحكمها وتمنعها من الميل ... من الاسباب التي تؤدي إلى ذلك أن الاسلاك المشدودة (شبه الأفقية ) تجعل الشد في طرفي السلك أضعافا مضاعفة الامر الذي يمكننا معه ان نتصور شدا يحرك أعلى العمود ويجعله يميل فيحتاج إلى دعامة...

والان تخيل أنك تريد أن تشد سيارتك التي تعطلت منك وليس معك أناس يدفعون معك ... إن أحد الأفكار الفيزيائية الجميلة أن تربطها بحبل قوي وتربط طرف الحبل في عمود أو شجرة أو نحو ذلك ... والان قف في منتصف الحبل مثلا وابدأ بشد الحبل من المنتصف كما قلنا لتجعله على شكل زاوية ... إن هذا الفعل كفيل لك بتحريك السيارة من مكانها التي وقعت فيه ... وسوف تكون قوتك ربما بقوة خمسة رجال في هذه الحالة ... الأمر مرهون بالزاوية ... زاوية ميل الحبل على الرأسي ( أو لنقل كلما كان الحبل أقرب إلى الاستقامة كلما كان التأثير على السيارة أكبر ) ...ولهذا فيبدو أن هذا الرجل المتفيزق الذي أتي لمساعدتي حتى ظننت أنه شمشون أو حسبته من الذين يتريضون في كمال الأجسام ... لا ... يبدو أن الأمر لا يعدو أن يكون مهارة في استخدام قوانين الفيزياء ...

والله أعلم...