Imprimer tout le livreImprimer tout le livre

المقذوفات

Site: Plateforme pédagogique de l'Université Sétif2
Cours: الميكانيك الحيوية
Livre: المقذوفات
Imprimé par: Visiteur anonyme
Date: Saturday 18 May 2024, 21:12

Table des matières

1. مفهوم المقذوف

عندما ينطلق الجسم أو الأداة في الهواء يسمى مقذوف.( فكرة السلة و القرص و الرمح والجلة ولاعب الوثب العالي…) ،كلها نماذج للمقذوفات طالما أن الجسم يتحرك في الهواء تحث تأثير قوى خارجية ممثلة في الجاذبية الأرضية ومقاومة الهواء.

كل جسم يتحرك و فقد اتصاله بالأرض يسمى مقذوف و يقع تحت تأثير قوة الجاذبية الأرضية و تطبق عليه قوانين المقذوفات، فمثلا لاعب الوثب الطويل يكسر اتصاله مع لوحة الارتقاء في مرحلة الارتقاء بزاوية معينة وهنا نطلق على اللاعب مصطلح مقذوف .

كذلك عند المناولة في كرة السلة أو الإعداد في الكرة الطائرة فان الأداة يكسر اتصاله مع يد اللاعب فتسمى الكرة مقذوف ، فالمقذوف إما أن يكون اللاعب نفسه كما في الجمباز أو أداة كما في العاب الكرة و الجلة و الرمح...

2. متغيرات مسار الجسم المقذوف

للمقذوفات متغيرات متعددة تحكم حركتها وتحدد مسارها، فالمسافة الأفقية التي يحققها المقذوف تعتبر هدفا نهائيا للعديد من المسابقات (كالقرص- الرمح..الخ)، كما أن الارتفاع الرأسي يعتبر هدفا أخر في المسابقات الأخرى مثل الوثب العالي و القفز بالزانة لذلك لا يمكن تطبيق نفس المبادئ على جميع أنواع المقذوفات مما يفرض علينا مراعاة خصوصية وأهداف كل مقذوف خلال تحليلنا للحركات الرياضية.

3. حركة المقذوفات

يتفق كل الباحثين والمتخصصين في محال الميكانيك و العلوم الفيزيائية بصورة عامة والحركة وأشكالها على وجه الخصوص على مجموعة من النقاط التي يمكن أن تميز مسار حركة أي من المقذوفات بزوايا مثل ركل كرة القدم أو فعاليات الرمي غي ألعاب القوى كرمي الرمح ،الجلة،....،أو أداء فعاليات الوثب الطويل أو العالي وغيرها من المهارات التي تندرج تحت هذا النوع من الحركات والتي تتمثل فيما يلي:

الأجسام المقذوفة سواء كانت الأدوات التي يستعملها الرياضي في بعض الفعاليات ، أو جسم الرياضي نفسه.

- إن الجسم الساقط يتحرك بفعل تأثير الجاذبية الأرضية باتجاه مركز الكرة الأرضية، ويختلف مقدار الجذب الأرضي على الجسم من موقع إلى أخر

- حركة الجسم الساقط إلى الأسفل أو الصاعد إلى الأعلى بأنها حركة تعجيل معين لان سرعته في تغير مستمر سواء أكان أثناء الصعود أو النزول .

أي مقذوف يمتلك مصطلحين أولهما (المدى) ويقصد به المسافة الأفقية لمسار المقذوف، والمصطلح الأخر هو (الارتفاع) ويقصد به المسافة العمودية للمقذوف.، لكل من المصطلحين زمنين مختلفين فزمن الوصول إلى أقصى ارتفاع (المسافة العمودية) يختلف عن الزمن الكلي الذي استغرقه المدى أو المسافة الأفقية أو زمن الطيران.

- مصطلح الجذب الأرضي يتعامل مع الارتفاع العمودي وليس له علاقة بالمدى أو المسافة الأفقية.

- طالما ان الارتفاع العمودي أو السرعة العمودية تحددها الجذب الأرضي فأن زمن الوصول إلى أقصى ارتفاع (الارتفاع العمودي) يتم حسابه بوجود الجذب الأرضي.

4. أنواع المقذوفات

—إن تعدد وتنوع المهارات الحركية في مختلف الألعاب الرياضية، يمثل صورة للعديد من المسارات الحركية لمختلف المقذوفات :باختلاف مقاديرها ومساراتها،إلا أن معظم المقذوفات لا تخرج عن النماذج الواردة في الشكل التالي:

5. العوامل المحددة لحركة المقذوفات

تتتفق كل نظريات وقوانين علم الميكانيك على أن هناك ثلاث عوامل رئيسية تتحكم في حركة المقذوف (مسار الطيران) والتي تتمثل في ما يلي:

- زاوية الطيران l’angle (α)

- السرعة الزاوية لحظة الانطلاق la vitesse d’envol (V0 )

- ارتفاع المقذوف عن سطح الأرض لحظة انطلاقة la auteur d’envol (ho) .

- المؤثرات الهوائية (مقاومة كل من الهواء والرياح ) خلال مسارها

زاوية الطيران

وفيما يخص زاوية الانطلاق فإن انسب زاوية لكي يحقق المقذوف ابعد مسافة أفقية (المدى ) هي زاوية - 45 -° وتعتبر هذه زاوية مثالية فقط في حالة ما يكون مستوى الانطلاق بمستوى الهبوط. وإذ كان هنالك تباين بين هاذين المستويين فعندئذ تختلف الزاوية ، ويعتمد هذا الاختلاف على بعض العوامل التي يجب مراعاتها خلال ذلك والتي تتمثل في:

* الفرق بين مستويات الانطلاق والهبوط .

* سرعة المقذوف .

* مقاومة الهواء .

المقذوفات بزوايا اقل من القائمة تحدث في شكلين أولهما تساوى نقطتي الانطلاق والهبوط والأخر تباين النقطتين، ففي تباين النقطتين قد تكون نقطة الانطلاق اعلي من نقطة الهبوط مثلما يحدث في دفع الثقل أو رمي الرمح أو قد تكون نقطة الانطلاق ادني من نقطة الهبوط كما يحدث في التصويب بكرة السلة وان فرق الارتفاع يحسب (ارتفاع نقطة الانطلاق – ارتفاع نقطة الهبوط) لذلك فإننا نتوقع ان يكون فرق الارتفاع في الحالة الأولى (دفع الثقل) بالموجب إلا انه في الحالة الثانية (التصويب بكرة السلة) فان فرق الارتفاع يكون بالسالب.
وبالرغم من بعض الفروقات بين أنواع المقذوفات إلا أن نتائج العديد من الدراسات في مجال التحليل الحركي لمختلف المهارات الحركية المندرجة تحت المقذوفات خلصت إلى أن الزوايا المتممة هي التي تساعد على تحقيق أكبر مدى ممكن وإمكانية ذلك مربوطة بتحقيق نسب محددة ومناسبة للعوامل الأخرى المحددة لحركة المقذوف .
الفرق بين مستويات الانطلاق والهبوط ،ويتوقف ذلك على طبيعة الأداء الحركي للمهارة . حيث ان معظم مهارات الرمي  les lancées في ألعاب القوى كالجلة،الرمح،القرص... ، وكدا مهارات القفز les sauts  كالقفز العالي، الطويل،... ومعظم مهارات التصويب في كرة السلة وحتى بعض المهارات في الألعاب الجماعية الأخرى...وكل هاته تندرج تحت هذه الحالة . مما يستدعي مراعاة الشروط والقوانين التي تحدد مدى التألق في هده الفعاليات.
تأثير الفرق بين نقطة انطلاق وسقوط المقذوف
 (التصويب في كرة السلة) على نسب المتغيرات المحددة لمسار المقذوف

سرعة المقذوف:

 إن سرعة الطيران للأداة المقذوفة أو الجسم القافز بعد مغادرته الأرض تتكون من مركبتين احدهما أفقية باتجاه الأرض والأخرى عمودية تشكل مع الأولى زاوية قائمة ، ونتيجة لوقوع الجسم تحت تأثير الجاذبية الأرضية (g) أثناء حركته نجد إن مقدار السرعة العمودية  Vy تقل تدريجيا أثناء حركة الجسم في الهواء إلى أن تصل صفرا تقريبا ،

أما مركبة السرعة الأفقية  Vx  فهي على عكس مركبة السرعة العمودية فتبقى بمقدارها نفسه من لحظة مغادرة الأرض لحين الهبوط .

ويمكن حساب كل المتغيرات المحددة لمسار المقذوف.( سرعة المقذوف، زاوية الطيران، المدى........)، من خلال استعمال المعادلات التالية:

6. مبادئ المقذوفات و تطبيقاتها في المجال الرياضي

إن أي أداة ( كرة، جلة،...) أو جسم يكسر اتصاله مع شيء أخر وبزاوية معينة يسمى مقذوف ، فمثلا لاعب الوثب الطويل يكسر اتصاله مع لوحة الارتقاء في مرحلة الارتقاء بزاوية معينة وهنا نطلق على اللاعب مصطلح مقذوف ، كذلك عند المناولة في كرة السلة أو الإعداد في الكرة الطائرة فان الأداة يكسر اتصاله مع يد اللاعب فتسمى الكرة مقذوف.
كل هذه النماذج الحركية ستقع تحت تأثير قانون الجذب ، والذي ينص على ان الأداة أو الجسم يسقط في الفراغ بتعجيل ثابت مقداره 9,81 م/ث ، ومثلما أسلفنا سابقا فان كرة السلة عند سقوطها من السكون فان سرعتها ستبلغ بعد ثانية واحدة 9,81م\ثا وفي الثانية تصبح سرعتها 9,81+9,81 = 19,62 فلو استغرقت الكرة عند سقوطها زمنا قدره 3 ثا فإنها ستصدم الأرض بسرعة مقدارها 29,34 م\ثا.
ووفقا لهدا المبدأ (قانون السقوط الحر) الذي يحدد قيم المتغيرات الكينماتيكية لأي جسم مقذوف فإنه يمكن دراسة حركة أي مقذوف مهما كان مساره

فعندما ينتقل جسم من الأسفل باتجاه الأعلى وبسرعة معينة فانه يتحرك بتعجيل منتظم ولكن بشكل تناقصي أي أن سرعته تقل تدريجيا بفعل تعجيل الجاذبية الأرضية البالغ 9,80 م / ثا ² أو - 32 ق /ثا ² إلى إن تنعدم سرعته النهائية في أعلى نقطة يصلها الجسم ، وأما أن يبدأ الجسم بالنزول ثانية باتجاه الأرض حيث تبدأ سرعته بالازدياد تدريجيا ، حيث يكون تعجيل الجاذبية الأرضية موجبا في هذه الحالة ، فنجد إن أقصى سرعة يبلغها الجسم أثناء النزول قبل ملامسته للأرض ، لو أخذنا الزمن المستغرق لارتفاع الجسم وبلوغه أعلى نقطة نجد إن ذلك الزمن يساوي الزمن نفسه الذي يستغرقه من أعلى نقطة إلى الأرض .

الخصائص الأساسية لحركة جسم المقذوف – رمي الجلة-

مع اختلاف نقطة الانطلاق والسقوط

7. طرق تحديد المتغيرات الكينماتيكية للمقذوفات

سوف نقصر في هدا الجانب على القذف في مستوى أفقي واحد، بحيث سوف نعمل على تطبيق قانون نيوتن الثاني – مبدأ التحريك- حيث أن:
ΣF= ma
فإذا قذف جسم بسرعة ابتدائية α في اتجاه مائل تصنع زاوية V0 من نقطة القذف على نفس المستوى بزمن قدره T  مع الأفقي فسقط على بعدR

فإذا كان أقصى ارتفاع المقذوف H

وكانت المركبة الأفقية لسرعة القذف هي Vx

وعجلة الجاذبية الأرضية. هي g

وكانت المركبة الرأسية العمودية لسرعة القذف هي Vy

فانه يمكن حساب المتغيرات الكينماتيكية التالية والتي تمثل الأهداف الأساسية لأي مقذوف في المجال الرياضي:

حساب أقصى ارتفاع  يبلغه المقذوف  h:
من خلال الزمن T
h= ½ gt ²
من خلال المركبة العمودية Vy
h=vy .2 /2.g
من خلال المركبة الأفقية Vx
h=(v0 sinѲ)²/2.g
 
حساب الزمن الطيران للمقذوف t
t   بمعلومة الارتفاع
H= √2h/g
t بمعلومة المركبة العمودية
Vy=Vv/g

   Ѳ وزاوية الانطلاق – بمعلومة سرعة الانطلاق v0   

T= v0  sinѲ/g

بمعلومة المركبة الأفقية وزاوية الانطلاق Ѳ
T=v .tan Ѳ/g
حساب المدى الأفقي  R
d=Vx.T هي الزمن الكلي للحركة T حيث
T = tub+tdown
R= (Vo cos Ѳ) (vo sinѲ/g)x2
R=2Vo²  sin Ѳ cos Ѳ
حيث أن:
—R=Vo²/g sin 2 Ѳ (sin 2 Ѳ =2 sin Ѳ cas)
ملاحظة
 زمن الوصول لأعلى نقطة بدأ من نقطة القذف T ub
زمن الهبوط من أعلى نقطة إلى الأرض T down
و إذا كان مستوى القذف واحد فان T ub=t dow