قوانین نیوتن در حرکت خطی استاد ارجمند : جناب آقای دکتر جوادیان تهیه و تنظیم : تکتم امامی بهار 85

1. بیومکانیک قوانین نیوتن در حرکت خطی استاد ارجمند : جناب آقای دکتر جوادیان تهیه و تنظیم : تکتم امامی بهار 85 Biomechanic

2. لختی ( اینرسی ) خاصیتی است که بنا به آن هرجسم دربرابرهرنوع تغییروضعیت اعم ازسکون یاحرکت مقاومت می کند . اگر جسم درحال سکون باشد تمایل به حفظ وضعیت خود دارد واگر جسمی درحا ل حرکت باشد تمایل دارد به حرکت خود درهمان جهت و باهمان سرعت ادامه دهد وتمایلی به تغیروضع حرکت خود نشان نمی دهد . • جرم مقدار ماده ای که در ترکیب یک جسم به کار رفته است . بزرگی اینرسی به جرم جسم بستگی دارد. هرچه جرم جسم بیشتر باشد اینرسی ( مقاومت جسم درمقابل تغییر وضعیت ) بیشتر می شود . بنا براین دمبل سبک راحت تر از دمبل سنگین اززمین برداشته می شود و لختی یک توپ مدیسین بال به مراتب بیشتر از یک توپ والیبال است .

3. نیرو • نیرو چیزی است که سعی می کند یا مایل است وضعیت سکون یا حرکت یکنواخت جسمی را درروی خط مستقیم تغییردهد. ( واحد آن نیوتن یا پوند ) یک نیوتن نیرویی است که شتاب یک جسم یک کیلوگرمی را یک متر بر مجذور ثانیه افزایش می دهد. 1N =1kg×1m/s2 • هر نیرویی نمی تواند دروضعیت سکون یا حرکت جسم اثر گذارد مگراینکه مقدارآن کافی و به اندازه ای باشد که براینرسی جسم غلبه کند. • نیرو کمیتی برداری است که دارای نقطه اثر ، راستا ، جهت و مقدار می باشد . • انواع نیرو : • نیروهای درونی : هرگونه نیرویی که ازیک قسمت بدن به قسمت دیگر وارد شود .نیروی عضلات • نیروهای بیرونی : نیروهایی که از خارج بدن برآن وارد می شود . مقاومت هوا ، جاذبه زمین

4. قانون اول نیوتن ( قانون لختی یا اینرسی ) اگر به جسمی نیرویی وارد نشود یا برایند نیروهای وارد برجسم صفر باشد ، اجسام وضعیتی راکه دارند اعم ازسکون و یا حرکت روی خط مستقیم همواره حفظ خواهند کرد مگر اینکه وادار به تغییر وضعیت از طرف نیروهای خارجی شوند . به بیان دیگر اگر به جسمی نیرویی وارد نشود یا برایند نیروهای وارد برجسم صفرباشد ، چنانکه جسم درحال سکون باشد همواره ساکن واگر درحال حرکت باشد به حرکت مستقیم الخط یکنواخت ادامه می دهد . F = 0 ∑ R-W=0 R=W R=mg R W

5. قانون گرانشی نیوتن ذرات ماده همدیگر را جذب می کنند و نیروی جاذبه هریک از آنها نسبت مستقیم با جرم آنها و نسبت معکوس با مجذور فاصله آنها دارد. m1m2 F = r2 • درورزشها نیروهای جاذبه تمامی ذرات یک جسم بر دیگری عموما بسیار ناچیز و اثرش نامحسوس و غیرقابل درک است بنابراین نیروی جاذبه بین گویهای روی میز بیلیارد بسیار کوچک هستند به طوری که می توان آنها را ندیده گرفت . • اما آنچه مورد توجه است کشش زمین نسبت به اجسام یا قوه جاذبه زمین است که مقدار آن با توجه به جرم اجسام و فاصله جسم تا مرکز زمین متغییر می باشد( شعاع زمین تقریبا 6370 کیلومتر ) بنابراین درصورتیکه کلیه شرایط برای دو وزنه بردار یکسان باشد آن که سنگینتر است نیروی کششی جاذبه زمین بر آن بیشتر است . • چون زمین کاملا کروی نبوده و در قطب فشرده و درنواحی استوایی پهن تر است .پرتاب کننده وزنه در ناحیه استوایی حدود 20 کیلومتر دورتر نسبت به مرکز زمین قرار دارد و اثر جاذبه زمین بر آن کمتر واز این نظر دارای امتیاز می باشد.

6. وزن • نیروی کشی که از طرف جاذبه زمین برجسم وارد می شود ، برایند نیروهای جاذبه زمین برذرات یک جسم است . w =mg شتاب جاذبه زمین × جرم جسم = وزن جسم • وزن یک جسم بسته به اینکه در چه نقطه ای از زمین قرار گرفته ممکن است متغییر باشد اما جرم جسم همواره ثابت است وتحت تاثیر انتقال مکان کم و زیاد نمی شود .

7. اندازه حرکت • هر جسم متحرک دارای جرم معین وتندی مشخصی است که حاصل ضرب این دو اندازه حرکت آن جسم را مشخص می کند . اندازه حرکت یک جسم = جرم جسم ( m ) × تندی جسم ( v ) • اندازه حرکت کمیتی است برداری • اندازه حرکت ، بیشتر در برخورد دو جسم با هم اهمیت پیدا می کند به طوریکه هرقدر اندازه حرکت یک جسم بیشتر باشد اثری که در برخورد روی جسم دیگر می گذارد بارزتر است . • اگر تندی ثابت باشد هرچه جرم بیشتر باشد اندازه حرکت بیشتر می شود (بازیکنی که دو توپ بولینگ را با تکنیک و تندی مشابه به حرکت درآورد توپ سنگین تر احتمال دارد در اثر اندازه حرکت بیشتر نتیجه بهتری نسبت به توپ سبکتردر بر داشته باشد .) • – اگر جرم ثابت باشد هرچه تندی بیشتر باشد اندازه حرکت بیشتر می شود (بازیکن در بازی تنیس درحرکت سرویس چنانچه بخواهد توپ را سریع به زمین حریف بفرستد مجبور است تندی حرکت راکت را افزایش دهد . )

8. قانون دوم نیوتن ( قانون شتاب ) • اگر به جسم نیرویی وارد بشود یا برایند نیروهای وارد برجسم صفرنباشد ، میزان تغییر در اندازه حرکت یک جسم بستگی به نیرو یا نیروهای موثر وارد برجسم دارد و در جهتی که آن نیرو یا برایند نیروهای وارد شده بر آن تعیین می کند به حرکت خود ادامه می دهد. به بیانی دیگر تغییرات اندازه حرکت یک جسم درواحد زمان بستگی به برایند نیروهای وارد برجسم دارد. • بین نیرو ( برایند نیروها ی) وارد برجسم با تغییرات اندازه حرکت رابطه مستقیم وجود دارد هرچه نیرو بیشتر باشد تغییرات اندازه حرکت بیشتراست و درجهتی است که نیرو عمل می کند . بین نیرو ( برا یند نیروهای ) وارد برجسم با شتاب جسم رابطه مستقیم وجود دارد هرچه نیرو بیشتر باشد شتاب بیشتراست . • اگرنیروثابت باشد، بین شتاب جسم با جرم جسم رابطه معکوس وجود دارد هرچه جرم جسمبیشتر باشد شتاب کمتر است . mv-mv. m( v-v.) F= F = F = ma ( N , kg.m/s2) t t ∑ ∑ ∑ F = ma

9. قانون سوم نیوتن (قانون عکس العمل ) • برای هر عملی عکس العملی مساوی و در جهت مخالف آن وجود دارد • وقتی دونده ای می دود با پاهای خود به زمین نیرو وارد(پایین و عقب ) می کند و زمین هم درمقابل نیرویی مساوی و در جهت مخالف ( بالا و جلو ) به دونده وارد می کند . اثراین دو نیرو برهمدیگر اغلب متفاوت است بنابراین مشاهده می کنیم که دونده با سرعت می دود ولی برروی زمین هیچ اتفاقی نمی افتد . - این مسئله را می توان برطبق قانون دوم نیوتن توجیه کرد ( هرگاه مقدارنیرو ثابت باشد شتاب حرکت جسم با جرم آن نسبت معکوس دارد ) بنابراین دونده وزمین نیروی مساوی بریکدیگر وارد می کنند چون جرم دونده از جرم زمین بمراتب کمتراست ، اثر نیروی زمین روی دونده به مراتب مشهودتر ازاثردونده برروی زمین است . Action Reaction Action

10. افزایش جرم دربسیاری از ورزشها حائز اهمیت است . درتیراندازی با تفنگ ، فشنگ و بدنه تفنگ هریک نیرویی مساوی و خلاف جهت بردیگری وارد می کند چون جرم فشنگ کوچک است شتاب وتندی آن بسیارزیاد است ، تیراندازسعی می کند تفنگ را در ناحیه شانه به بدن بفشارد تا با وصل جرم تفگ به جرم بدن خود حرکت به عقب تفنگ که ناشی از نیروی وارده فشنگ به آن است را کنترل کند .درحالت خوابیده جرم زمین نیز اضافه می شود . در وزنه برداری اثروزنه بردار و زمین برروی وزنه به مراتب مشهودتر از اثروزنه روی بدن وزنه بردار و زمین است . • نکات مورد توجه : • جهت نیروی عمل و عکس العمل مخالف یگدیگر است . • اندازه و مقدارنیروی عمل و عکس العمل باهم برابراست . • نیروی عمل و عکس العمل هردو دریک زمان به وجود می آیند . • نیروی عمل و عکس العمل بردو جسم مختلف وارد می شوند .

11. منابع -The biomechanics of sports techniques Dr . James g .hay ترجمه دکتر مهدی نمازی زاده -Biomechanic of human motion Barney Francis Leveau ترجمه دکتر سیامک نجاریان -Applied Kinesiology and Biomechanics Jensen , Schults , Bangerter ترجمه دکتر رضا علیجانیان - بیومکانیک کاربردی در ورزش پرویز کماسی - دانش حرکات انسان در ورزش فرزام معلمیان

12. باتشکر