تحقيق مسبار
يُعتبر العالم إسحاق نيوتن واحدًا من أشهر العُلماء الذين درسوا وبحثوا في عِلم الفيزياء، وذلك بسبب إسهاماته الهامّة في هذا الفرع من العلوم الطبيعية، ويُمكن القول أن أهم ما قدمه نيوتن للعالم في هذا المجال هو ما يُعرف بقوانين نيوتن للحركة، من بين هذه القوانين القانون الثالث في الفعل ورد الفعل.
يتناول هذا المقال موضوع قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل، ويُقدم الإجابة على عدد من الأسئلة حول إسحاق نيوتن وقانون نيوتن الثالث وعلى رأسها: هل ينطبق قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل على الحياة العملية؟
من هو إسحاق نيوتن؟
وُلِد إسحاق نيوتن في مُقاطعة لينكولنشاير في إنجلترا في شهر يناير/كانون الثاني من العام 1642. هو عالم رياضيات وفيزياء، له العديد من الدراسات والمؤلفات في فروع مُختلفة من العُلوم الطبيعية وكذلك العلوم الإنسانية، حصل على العديد من الألقاب والمناصب الشرفية، كما تولّى مناصب حكومية رسمية وذلك تقديرًا لإسهاماته العلمية والفكرية. على سبيل المثال، انتُخب نيوتن عُضوًا في الجمعية الملكية في لندن سنة 1671، وبعدها بسنوات أصبح رئيسًا لها، وقد بقي نيوتن في منصب رئيس الجمعية الملكية حتى وفاته. كما يُعد نيوتن أحد العُلماء الذين أسسوا عِلم الفيزياء بصورته الحديثة، إذ قام نيوتن بتأليف كتاب يحمل عنوان (المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية)، ويُعتبر هذا الكتاب من أهم الأعمال التي ساهمت في إعادة تشكيل ما كان يُعرف قديمًا بعلم الفلسفة الطبيعية، وتطويره إلى ما يُعرف اليوم بعلم الفيزياء.
فيما يلي مُلخص لأهم الإنجازات العلمية لإسحاق نيوتن:
- نيوتن في عِلم البصريات: أجرى نيوتن مجموعة من التجارب على الضوء الأبيض، وقد استنتج من خلال تلك التجارب أن الضوء الأبيض ليس شُعاعًا من نوع واحد كما كان يُعتقد قبل تجارب نيوتن، وإنما شعاع يتكون من عِدة مُركّبات، وأن الخاصية التي تُسبب تفكيك الضوء الأبيض إلى مُركباته ذات الألوان المختلفة هي خاصية الانكسار، وبناءً على تجاربه واستنتاجاته قدّم نيوتن التفسير الصحيح لحدوث ظاهرة قوس قُزح، كما أن نيوتن هو أول من قام بتصنيع المنظار العاكس (Reflecting Telescope). ومن الجدير بالذكر أن الاستنتاج الذي توصل إليه نيوتن من خلال تلك التجارب، أي الطبيعة مُتعددة المُركّبات للضوء الأبيض، هو الأساس الذي قام عليه عِلم فيزياء البصريات.
- نيوتن في علم الرياضيات: كان للعالم إسحاق نيوتن الكثير من الإسهامات في علم الرياضيات، من أبرزها الحلول التي توصل إليها لمسائل الهندسة التحليلية الخاصة برسم المماسات للمُنحنيات وحساب المساحة تحت المُنحنى، والتي يُعبر عنها رياضيًّا بالتفاضل والتكامل.
- نيوتن في علم الميكانيكا: علم الميكانيكا هو العلم الذي يهتم بدراسة حركة الأجسام تحت تأثير قوة مُؤثرة واحدة أو عدد من القُوى المؤثرة على الجسم الذي يتم دراسة حركته أو ثباته واتزانه، وقد تمعّن نيوتن في البحث ودراسة علم الميكانيكا، فقام بدراسة حركة القمر، والقوى التي يتحرك القمر في مداره تحت تأثيرها، كما قام بحساب العلاقة الرياضية بين طول البندول وسُرعة حركته، ودرس أيضًا ميكانيكا الموائع وتوصل إلى حساب سرعة الموجات الصوتية في الهواء، بالإضافة إلى دراسته للجاذبية الأرضية، وكنتيجة لذلك تمكّن العالم نيوتن من وضع ثلاثة قوانين في علم الميكانيكا تُعرف باسم قوانين نيوتن في الثبات والحركة. الفقرات التالية من هذا المقال تتناول قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل.
ما هو قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل؟
أبسط صيغة لقانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل تنُص على أن لِكل فِعل رد فعل يُعادله في المِقدار ويُعاكسهُ في الاتجاه، وينطبق قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل على الحالات التي يقوم فيها جِسمين بالتأثير على بعضهما البعض بِقوة مُعينة، حيث أن كلمة فعل في قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل تُشير إلى القوة التي يؤثر بها الجسم الأول على الجسم الثاني، في حين تُشير كلمة رد فعل إلى القوة التي يؤثر بها الجسم الثاني على الجسم الأول، وينطبق قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل على الأجسام الثابتة المُتّزنة، وكذلك على الأجسام المُتحركة، سواء كانت تتحرك بِسرعة ثابتة أو بِسرعة مُتغيرة. ويُمكن التعبير عن قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل بشكل رِياضي على النحو التالي:
F1 = - F2
حيث تُمثل F1 القوة التي يُؤتر بها الجسم الأول على الجسم الثاني (الفعل)، وتُمثل F2 القوة التي يُؤثر بها الجسم الثاني على الجسم الأول (رد الفعل). ويتم التعبير عن رد الفعل بقيمة سالبة لإيضاح أن اتجاه رد الفعل مُعاكس لاتجاه الفعل.
ومن المُهم التأكيد على أنه في حالة كان هُناك جسم واحد مُتزن تحت تأثير قوتين مُتساويتين في المقدار ومُتعاكستين في الاتجاه، فإن قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل لا ينطبق على هذه الحالة، ولا تُعتبر هاتين القوتين فعل ورد فعل.
هل ينطبق قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل على الحياة العملية؟
نعم بكل تأكيد، ينطبق قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل على الكثير من مظاهر الحياة العملية، بعض هذه المظاهر عبارة عن أُمُور تحدث من حولنا، وبعضها الآخر أنشطة نقوم بها بشكل يومي، ينطبق عليها قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل، كما أن هُناك العديد من الاختراعات التي توصل البشر إليها، والتي ينطبق عليها قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل. فيما يلي عدد من الأمثلة من الأنشطة اليومية والحياة العملية التي ينطبق عليها قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل:
- المشي والركض: إن كُل خطوة يخطوها كل إنسان أو حتى أحد الحيوانات، ينطبق عليها قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل، إذ يقوم أي شخص أثناء سيره ببذل قوة دفع على الأرض اتجاهُها إلى الخلف (الفعل)، فتقوم الأرض ببذل قوة دفع مُساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه أي إلى الأمام، على جسم ذلك الشخص.
- اندفاعة السّبّاح: في سباقات السباحة، غالبًا ما يقوم المُشاركون بدفع أجسامهم في الماء عن طريق وضع القدمين على جدار حوض السباحة، ثم بسط الرُكبتين بشكل سريع ومفاجئ، مما يُعطيهم دفعة قوية وسريعة في الماء. ينطبق قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل على هذه الحالة أيضًا. ما يحدُث فِعليًا هو أن السبّاح يقوم بدفع جدار حوض السباحة بقدميه إلى الخلف (الفعل) فيقوم الجدار بدفع جسم السبّاح إلى الأمام (رد الفعل).
- حركة السيارات وما شابهها: تمامًا كما في المشي والركض، تدفع عجلات السيارة الأرض إلى الخلف، فتقوم الأرض بدفع السيارة إلى الأمام. أي أن قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل ينطبق على هذه الحركة أيضًا.
- الطيران: تُوظف هندسة الطيران قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل، حيث تقوم الطائرة من خلال مُحركاتها بدفع الهواء إلى الأسفل وهذه هي قوة الفعل، فيقوم الهواء بدفع أجنحة الطائرة إلى الأعلى وهذه هي قوة رد الفعل. ويحدث نفس الشئ في حالة مُحركات الطائرات النفاثة والطائرات العمودية، وكذلك الصواريخ التي تحمل المركبات الفضائية إلى الفضاء، وحتى الطُيور، كل أشكال الطيران المُختلفة هذه، ينطبق عليها قانون نيوتن الثالث في الفعل ورد الفعل.
اقرأ\ي أيضاً:
