بحث عن الاتزان الكيميائي الديناميكي في الفيزياء
بحث عن الاتزان الكيميائي الديناميكي في الفيزياء، الاتزان بوجه عام هو وصول القوة الموجودة إلى حالة من المساواة والثبات، أي الوصول إلى حالة الاستقرار المطلوبة لتلك القوة المشار إليها، كذلك الأمر بالنسبة للتوازن الكيميائي هو حدوث تساوي، واستقرار للمواد الداخلة في التفاعل. المحتويات [ عرض ] مقدمة بحث عن الاتزان الكيميائي الديناميكي في الفيزياء الكيمياء علم يعتبر من العلوم الحساسة التي لابد أن تكن النواتج الخارجة من أي تفاعل كيميائي يحدث له، نواتج دقيقة ثابتة تتميز بالاتزان الكيميائي، وألا يعتبر النتيجة الظاهرة لتلك التفاعل غير صحيحة. ففي علم مثل علم الكيمياء الذرة لها حساب لا يمكن إغفال أي ذرة لابد من الدقة في التعامل مع المعادلات والنواتج، لأنه لا يدخل في علم واحد فقط، بل أن الكيمياء من العلوم التي لم تترك مجالاً إلا واستطاعت أن تؤثر فيه. وكان لعلم الكيمياء البصمة الأولى في الكثير من الاختراعات والاكتشافات التي توصل إليها الإنسان كان لها الفضل الأكبر، حتى أن هناك العديد من الاكتشافات التي لم تظهر إلى أرض الواقع إلا بعد وجود الكيمياء. فكانت الكيمياء لها بمثابة النور الذي يجعلها تحلق في الأفق، والذي لا يمكن إغفال دوره ولولا وجوده ما ظهر الكثير من الاكتشافات الموجودة في عالمنا هذا الآن، والتي نجحت بالقد المستطاع بسبب الاتزان الكيميائي. حيث تكن المواد الداخلة حدث توازن بينها وبين المواد المتفاعلة معها، وبالتالي وصل التفاعل الكيميائي إلى حالة من الاستقرار والناتج لتلك التفاعل حدث له التفاعل الميكانيكي المطلوب والذي قام من أجله التفاعل. شاهد أيضًا: بحث عن تمثيل الحركة في الفيزياء جاهز للطباعة العوامل التي تؤثر في الاتزان الكيميائي الاتزان الكيميائي يمكن أن يتأثر بالنقص أو الزيادة، فدخول عنصر جديد في المواد المتفاعلة لا يؤثر على الاتزان، إذا حدث تفاعل بينه وبين العناصر الموجودة في التفاعل، لأن هذا قد يغير مجرى المعادلة. وقد يؤدي دخول عنصر جديد إلى نتيجة أخرى للمواد الناتجة، أهم ما بها أن يكن لها توازن كيمائي، أما إذا تعرضت أحد عناصر المواد المتفاعلة داخل المعادلة إلى الزيادة، هذا ألا يؤثر على الاتزان الكيميائي. فإذا كانت الزيادة لعنصر ما في المواد في إن هذا يعني أن هناك عنصر من هذه المواد أعلى تركيزاً من المواد الأخرى، وبالتالي هذا التركيز سيجعل الناتج أكثر تركيزاً ولكن ليس متزناً. هكذا الأمر إذا كانت المواد المتفاعلة الموجودة بالمعادلة الكيميائية قد تعرضت للنقصان فهذا لا يؤثر على الاتزان الكيميائي بالشكل المتعارف، بل سيظهر في المواد الناتجة تركيزاً أقل من المطلوب أن يظهر. أهمية درجات الحرارة تعتبر درجات الحرارة من العوامل التي تؤثر في ثابت التوازن حيث أن المواد المتفاعلة تتجه نحو الحرارة ويتم امتصاصها، وهذا يؤثر على ثابت التفاعل في الجهة التي تظهر بها درجة الحرارة بالشكل الأكبر في التأثير. وهذا يعني أن الامتصاص لدرجات الحرارة يؤدي إلى زيادة ثابت الاتزان الكيميائي، أما إذا كانت الحرارة طاردة أي أن المواد المتفاعلة تهرب من درجة الحرارة الموجودة، فيكون الطارد أمامي هنا يختلف الاتزان. حيث كان في المرة الأولى لامتصاص درجة الحرارة، كان الاتزان الكيميائي تأثر بزيادة الثبات، وعندما كان الطارد للحراة أمامي، أدى إلى نقصان بالاتزان الكيميائي، وهذا الأمر يعني وجود خلل بالاتزان. أي أن في حالة الزيادة أو النقصان يكون الاتزان غير ثابت وهذا بالطبع يؤثر سلباً، في التفاعل الكيميائي ويجعل هناك ضرورة للتعامل مع الدرجات المتزنة من الحرارة بالشكل الذي لا يؤثر في التفاعل. لكي يخرج التفاعل الكيمائي في حالة الاتزان الكيميائي، وألا قد يحدث تلف بالتفاعل وفشل للتفاعل الكيميائي، وإعادة التجربة من جديد بسبب صعوبة التعامل معها بالشكل الغير متزن ميكانيكياً. تأثير الضغط في التفاعل الكيميائي يعتبر الضغط أحد العوامل التي تؤثر في الاتزان الكيميائي بحيث أن المواد المتفاعلة لا يكون الناتج لديها ثابت، حيث في المرة الأولى قد يكون الناتج، لذلك التفاعل غاز، وفي المرة الثانية يكون ناتج التفاعل محلول. ففي المرة التي يكون فيها ناتج التفاعل غاز يكون الاتجاه لناتج التفاعل نحو الضغط، وفي المرة الذي يكون فيها ناتج التفاعل محلول يكون الاتجاه بعيداً عن الضغط، وفي كلتا الحالتين يحدث خلل بالاتزان الكيميائي. في المرة الأولى يكون بزيادة ثابت الاتزان، وهي الحالة التي يتجه فيها التفاعل نحو الضغط، وفي المرة الثانية التي يكون فيها ثابت التفاعل بالنقص على ثابت الاتزان، حيث يكون فيها المحلول هارباً من الضغط.
العوامل الغير مؤثرة في عملية الاتزان الكيميائية كثيراً ما تقوم العديد من مواد التفاعل معتمدة، بالعناصر الموجودة والثابتة به، ولكن يتم إضافة بعض المواد المحفزة للتفاعل هذه العوامل، بالرغم من إنها تؤثر على حرارة التفاعل، إلا إنها لا تؤثر في الاتزان الكيميائي. هذه المواد تحفز من سرعة المواد الداخلة في التفاعل وتجعل النتيجة سريعة، وهذا قد يعجل من سرعة التفاعل، ولكن هذا لا يؤثر على ثابت الاتزان سواء بالزيادة أو النقصان ويكن ثابت التفاعل في حالة من الاتزان الكيميائي. كما أن هناك بعض مواد التفاعل الذي يتم إضافة غاز خامل هذا الغاز أيضاً يعتبر من المواد الغير مؤثرة بثابت الاتزان الكيميائي، بالرغم من أنه يساعد على زيادة الضغط داخل النظام الكيمائي للمواد المتفاعلة. إلا أن الناتج من ثابت الاتزان لا يتأثر بالزيادة أو النقص مثلما حدث عند إضافة مواد محفزة أيضاً. تأثير الثابت الكيميائي الثابت الكيميائي من الصعب أن يكون أقل تركيزاً أو أعلى تركيزاً، فهذا الثابت الكيميائي يدخل في العديد من الصناعات، فكما يدخل الثابت الكيميائي في الصناعات التي يستخدمها الإنسان، بشكل خارجي. فإن لها تأثير أيضاً في مواد يستخدمها الإنسان بالشكل الذي يؤثر في حياته، فقد أصبحت الكيمياء جزء كبير جداً في حالات علاج المرضى، حيث ظهرت العديد من الأمراض التي كانت الكيمياء هي مصدر العلاج لها، وكانت في الأسبق ليس لها وجود، ولكن الكيمياء وضعت لها الأمل. تأثير الكيمياء في العقاقير الطبية والعلاجية تعتبر جميع العقاقير التي يستخدمها الإنسان، هي مواد متفاعلة تظهر بالشكل الكيميائي، الذي يسهل على الإنسان سهولة العلاج هذه العقاقير هي في البداية كانت مواد متفاعلة داخل ظروف كيميائية. ظهرت بهذا الشكل بعد اختبار الناتج الكيميائي الذي لابد أن يتسم بالثبات الكيميائي، أو ما يعرف بثابت الاتزان الكيميائي وقد أصبحت العقاقير شيء ضار لصحة الإنسان إما أنه لا فائدة له، أو أنه ذات ضرر للإنسان. لأن في حالة إن كان ثابت الاتزان الكيميائي أقل تركيزاً هذا يعني أنه قد لا يؤثر في علاج الحالة، وفي الجانب الأخر إذا تعرض ثابت الاتزان إلى تركيز أعلى فهذا يعني ضرر بالنسبة للفرد الذي يستخدمه. قد يهمك : اسهامات وانجازات العالم نيوتن في الفيزياء خاتمة بحث عن الاتزان الكيميائي الديناميكي في الفيزياء قد ظهرت لنا العديد من الأدوية التي تم استخدامها لفترة، وبعد فترة ظهرت الجهات المختصة تحذر من استخدام بعض العقاقير أو عقار معين وهذا بسبب وجود أثار جانبية ضارة لهذا الدواء ولابد من منعه، من المحتمل أن يكن هذا الدواء، قد تعرض لنسبة ومن خلل بثابت الاتزان مما جعله إما غير فعال أو ذات ضرر، لذلك ينصح بعدم استخدام أي دواء غير مصرح به طبياً لأن كثير ما تظهر هذه الأنواع الغير مصرح بها.
الاتزان نوعان اتزان استاتيكي وإتزان دينامكيكي :
في الاتزان الأستاتيكى المجسم لا يتحرك تحت تأثير القوى المؤثرة عليه أما الأتزان الديناميكى فهو يحدث بين قوى ناشئه عن جسيمات متحركة وبذلك يكون الإتزان بين معدلات ا لحركة مثل تيار الهواء أو تيار الماء أو غيره.
كذلك يمكن تصنيف الإتزان إلى إتزان مستقر وإتزان غير مستقر فى الإتزان المستقر إذا أختل الإتزان فإن القوى المؤثرة تعمل على إستعادة الإتزان أما فى حالة الإتزان غير المستقر الإتزان نفسها تنهار وتنشأ قوة محصلة تعمل على حركة الجسم بعيدا عن وضع الإتزان سوف فإن حالة تتعامل فى هذه القاعة مع عدة نماذج للإتزان
سوف نحاول حفظ إتزان العصا مثبت بأعلاها كتله سوف نلاحظ أن محاولة الأتزان سوف تكون أيسر عندما تكون الكتله بعيده عن إصبعك بما يسمح بتعديل وضع يدك إذا مالت العصا وبطريقة أخرى فإن عزم القصور يجعل إتزان الكتله أيسر.
كذلك سوف تتعلم من إتزان كرة فى تيار هواء أن تيار الهواء يتسبب فى منطقه ضغط عالى أسفل الكرة ومنطقة خلخلة أعلى الكرة بما يتسبب فى رد فعل للهواء يدفع الكرة لأعلى ويتوازن مع نقل الكرة لأسفل ودفع الهواء بدفع الكرة لأعلى ويتوازن مع نقل الكرة لأسفل ودفع الهواء بعيدا عن المدفع وتعطى هذه التجربة فكره عن كيفية إحتفاظ الطائرة باتزانها فى الجو وهى تدفع الهواء ولا تسقط.
وسوف تجرى أيضا تجربة الأناء الدوار حيث نرى أن المركب يبقى مكانه مع دوران الأناء دمائية من الماء وأن سطح الماء يكون قطعا مكافئا بحيث يحدث إتزان بين القوة الطاردة المركزية والتى تحاول أن دفع القارب نحو جدار الإناء ورد فعل الماء فى إتجاه متعامد مع سطح الماء ووزن الجسم لأسفل وفى النهاية.
وسوف نرى كيف نحافظ على إتزانك أطول فترة ممكنة وأنت فوق منصة الإتزان وذلك عن طريق المحافظة على مركز الثقل ونقطة الإرتكاز على الأرض على إستقامة واحدة هل تعلم أن لاعب السيرك وراقصة البالية لهما دراية كبيرة بقوانين الميكانيكا حتى أنهما يلعبان بها بالخبرة والمران
تجارب قاعة الاتزان:
مغزل المـــاء
الفكرة العلمية :
عند دوران إناء به ماء فإنه يكون تحت تأثير قوة طاردة مركزية تعمل على رفع الماء عند جدار الإناء عنه فى مركزه بحيث يكّون سطح الماء قطعا مكافئا
مكونات التجربة :
1 – حوض مستطيل زجاجى يوجد بنصفه ماء.
2 – مركب صغير
خطوات التجربة :
قم بتحريك الحوض الزجاجى ولاحظ عند دوران الحوض انحناء سطح الماء على شكل قطع مكافىء، ثم ضع مركباً صغيراً ولاحظ إتزانه الذى يحول دون إنقلابه
التفسير :
عنـد دوران الإناء فإن سطح الماء يميل ليستمر فى التحرك على شكل خط مستقيم خارج الإناء، ولكن جدران الإناء تحول دون ذلك ويجبر سطح الماء على التحـرك فى شكل دائـرة ، فيكـون تحت تأثير قـوة طاردة مركزية فيدور الماء الذى قرب حافـة الإناء فى شكل دائرة ذات قطر كبير وفى نـفس الوقت يدور الماء عند منتصف الإناء فى شكل دائرة ذات قطرأصغر وهذا معناه أن الماء قرب الحافة يتحرك أسرع من الماء عند المنتصف
إذا وضعنا لعبة على شكل مركب على سطح هذا السائل فإن علمنـا بوجود قوة طرد مركزية نتيجة الدوران يجعلنا نتوقع أن تعمل هذه القوة على طرد المركب نحو جدار الإناء إلا أننا نلاحظ أن إرتفاع منسوب الماء خلف المركب يجعل الماء يضغط على المركب فى إتجاه يقاوم قوة الطرد المركزية بحيث يبقى المركب مكانه وبالتالي فإن الإتزان يحدث بين 3 قوى هى :
1 – ثقل المركب لأسفل. 2 – القوة الطاردة المركزية للخارج. 3 – رد فعل الماء وهى قوة الطفو وهى متعامدة على سطح الماء المنحنى
التطبيقـــات :
عند دوران عربة الملاهى فى دائرة فى مستوى رأسى فإنها لا تنقلب تحت تأثيـــر عجلة الجاذبية وذلك لوجـود القوة الطاردة المركزيــــة التى تعمل على إتزان العربة فى المستوى الرأسى وكذلك إذا أدرنا دلواً به ماء فى مستوى رأسى وبسرعة فإن الماء لا ينسكب لأن القوة الطاردة المركزية تمنعه من ذلك
فـــى لعبــــة المقــلاع حيث يعمل اللاعب على الدوران بسرعة كبيرة جداً قبل إطلاق المقلاع هناك قوة جذب مركزية تعمل على الحفاظ على المقلاع عن طريق شـد الحبل وعندما يطلق اللاعب المقلاع فهو يمحو قوة الجذب المركزية ، وبذلك يطير المقلاع فى خط مستقيم إلى أعلى تحت تأثير القوة الطاردة المركزية عند دوران مجفف الملابس حول محوره فإن المياه تتجه نحو جدار الخزان ذى الثقوب نتيجة القوة الطاردة المركزية وبذلك يطرد المياه من الملابس من خلال الثقوب فى الألعاب المائية يعمل رد الفعل على إتزان القارب أثناء الحركة الدائرية بفضل ما يقوم به اللاعب من إمالة القارب لمقاومة قوة الطرد المركزية
التعــليـق:
عند دوران جسم فى مدار دائرى منتظـم بسرعة ثابتة تنشأ عجلة مقدارها مربع السرعة مقسوما على نصف القطر وإتجاهها نحو المركز وطبقاً لقانون نيوتن الثانى فإن القوة تساوى الكتلة مضروبة فى العجلة ولذلك فإن القوة فى هذه الحالة تكون متجهـة نحـــو المركز وتسمـى قوة الجذب المركزى فإذا تصورنا لعبة المقلاع فإن الجسم المربوط بالحبل يتعرض لقوة الجذب المركزى والمتمثلة فى الشد الموجود فى الحبل ولكن عزم القصور الدورانى الموجود فى الجسم نتيجـــة دورانه يعمل على إنطلاق الجسم فى خط مستقيم بينما تجبره قوة الشد فى الحبـل على الإمتثـال فى الحركة الدائريـة والتى يتم تغيير إتجاه الحركة فيها بإستمرار ضد ميله الذاتى للحركة فى خط مستقيم فإذا قطـع الحبـل إنطلق الجسم بتأثير القصور الذاتى ويقال فى هذه الحالة أن القوة التى تعمـل على قطع الحبـل هـى القوة الطاردة المركزية ويمكن القول بأن إتزان الجسم فى مدار دائرى هو نتيجة تعادل قوةالجذب المركزى مع القوة الطاردة المركزية فإذا تلاشت قوة الجذب المركزى المتمثلة فى شد الحبل فإن القوة الطاردة المركزية لا تجـد ما يعادلها فينطلق الجسم فى إتجاه خط مستقيم بعيدا عن المركز إلى أن تؤثر عليه قوى أخرىوفى حالة عربة الملاهى والتى تدور فى مدار دائرى منتظم لا يوجد حبل ولكن قوة الجذب المركزى تتمثل فى هذه الحالة فى رد الفعل الذى يؤثر به المسار على العربة فهو يؤثر عمودياً على المسار
وفى حالة سفينة الفضاء أو القمر الصناعى الذى يدور حول الأرض فى مدار دائرى منتظم فإن قوة الجاذبية هى قوة الجذب المركزى لا يوجد حبل ولا يوجد رد فعل أما رائد الفضاء داخل سفينة الفضاء فإنه يشعر بإنعدام الوزن لأنه يتأثر بنفس القوة التى تتأثر بها سفينة الفضاء وهى قوة الجاذبية والتى تتعادل مع قوة الطرد المركزية
وبمعنى آخر إذا تصورنا مصعدا يهبط بعجلة تساوى عجلة الجاذبية فإن راكب المصعد يسقط معه بنفس المعدل وبذلك يشعر بإنعدام الوزن
( حيث لا يوجد رد فعل من أرضية المصعد تؤثر عليه وبالتالى لا يشعر بالجاذبية )
وفى حالة إنعدام الوزن فإن رواد الفضاء يواجهون مواقف طريفة ، فمثلاً عند تناول الغذاء لابد من ربط الإناء الذى به الغذاء وإلا سبح بعيدا بمجرد لمسه أثناء الأكل لأن كل شىء يسبح بحرية عند دوران إناء به ماء فإنه يكون تحت تأثير قوة طاردة مركزية تعمل على رفع الماء عند جدار الإناء عنه فى مركزه بحيث يكّون سطح الماء قطعا مكافئاً
الفكرة العلمية :
يتوقف إتزان الجسم على توزيع كتلته التى تحدد مركز ثقله وكميــة الحركـــة الزاويـــة
مكونات التجربة:
عصا خشبية طولها نصف متر بها كتلة خشبية فى حجم قبضة اليد مثبتة عند أحد الطرفين
خطوات التجربة:
حاول أن تجعل العصا متزنة على إصبعك عندما تكون الكتلة الخشبية لأسفل
كرر الخطوة الأولى عندما تكون الكتلة الخشبية لأعلى
التفسيــر:
والحقيقة أنه كلما كانت الكتلة بعيدة عن الـيد كلما كان عزم القصور الدورانى أكبر وإحتمالية إنحراف وسقوط العصا أقل لذلك يصعب تحريك هذا الجسم وأيضا يقال أنه من الصعب تغيير الحركة الدورانية لجسم له عزم قصور دورانى كبير وهذه هى حالة من حالات قـانون نيوتن الأول أن النظام القصورى يميل إلى البقاء على حالته ما لم تؤثر عليه قوة خارجية وكلما زاد عزم القصور يكون التحريك أصعب والذى يحدث أن العين من خلال رؤيتها لوضع العصـا ترسـل إشـارات إلي المخ والذى بدوره يرسل إشارات عصبية إلى الإصبع ليتحرك مع العصا فى جميع الإتجاهات حتى يجعلها متزنة فى وضعرأسى وتسمى هذه العملية بميكانيكية التغذية الإسترجاعية
التطبيقات:
فى حالة إتــزان راقصـات الباليـه علـى الجليـد يمكن التحكم فى سرعة الدوران عن طريق توزيع كتلة الجسم بالنسبة لمحورالدوران وذلك بلم الذراعين بالقرب من مركز الدوران فتزيد سرعة الدوران ويقل بذلك عزم القصور الدورانى وعند فرد الذراعيـــن بعيـــداً عن مركز الدوران يزداد القصور الدورانى وتقل السرعة حيث أن كمية الحركة الزاوية تساوى عزم القصور الذاتى مضروباً فى سرعة الدوران الزاوية وحيث أن قانون بقاء كمية الحركة الزاوية يتطلب أن تكون كمية الحركة الزاوية ثابتة فإن كمية الحركة الزاوية قبل لم الذراعين مساوية لكمية الحركة الزاوية بعد لـم الذراعين وعلى ذلك فتقليل عزم القصور الذاتى عن طريق لم الذراعين يترتب عليه زيادة سرعة الدوران الزاوية
التعليـق
يمكن تبسيط التفسير بالقول بأنه إذا ثبت جسم في طرف عصا فإن محاولة إتزان هذا الجسم تكون أيسر إذا أمسك بطرف العصا من الناحية البعيدة عن الكتلة لإعطاء الإنسان الفرصة لمقاومـة ميل الجسم للسقوط كذلك فإن محاولة تحريك العصا والكتلة بعيدة عن اليد تكون أصعب مما لو كانت الكتلة قريبة وهذا يكافىء القول بأن عزم القصور الذاتي يزداد في الحالة الأولى عـن الحالة الثانية بسـبب بعد الكتلة عن نقطة الإرتكاز ولذلك فإن إتزان الجسم أيسر عندما يكون عزم القصور الذاتى كبيراً لأن الجسم يميل إلى المحافظة على الوضع على ما هو عليه كلما زاد القصور الذاتى وبالتإلى يتطلب التغييـر من حال إلى حال وقتا أطول وهى نفس فكرة الحدافة التى تحتفظ بدورانها فترة حتى إذا منع عنها الإزدواج الذى يسبب دورانها<وهذه الظاهرة يعرفها لاعب السيرك الذي يحمـل زملاءه ويتحرك فوق سلك إن لاعب السيرك هو إنسان شديد الحساسية لقوانين الجاذبية وخصائص الحركة فهو واسع الخبرة في القصور الذاتي ومركز الثقل ويعلم أن الإتزان يحدث إذا كان مركز الثقل للأحمال التي يحملها على إستقامة مركز ثقله في إتجاه مركـز الأرض وإلا حدث عزم إزدواج يقلب الإتزان
اختبار الاتزان:
الفكرة العلمية:
تستخدم التجربة لقياس الزمن اللازم لإتزان الجسم
خطوات التجربة:
- قف على القاعدة المتحركة وحاول المحافظة على الإتزان أى عدم الإنزلاق
- عند الإحساس بالإنزلاق إمسك بالمقبض ولاحظ قراءة العداد الذى يعطى الزمن اللازم لإتزانك
- قارن هذا الزمن بزمن إتزان شخص آخر
التفسيــر:
تتم عملية الإتزان عن طريق الحواس المختلفة المنتشرة فى جسم الإنسان ومثال ذلك الأذن والعضلات والعين والجلد ففى محاولة الإتزان ترسل هذه الحواس بإشارة إلى المخ الذى يكون صورة لوضع الجسم بالنسبة لقوة الجاذبية أى وزن الجسم وبالتالى فإنه يرسل إشارات إلى العضلات لضبط وضع الرأس وأعضاء الجسم
التطبيقات:
يحافظ الأطفال على إتزانهم أثناء التأرجح وذلك مع ا لمران لاعب السيرك و راقص الباليه و راكب الدراجة و الموتوسيكل يحافظون على إتزانهـم عن طريق المحافظة على كون مركز الثقل على خط مستقيم مع محور الإرتكاز عمودياً على الأرض.
فى الفضاء لا توجد جاذبية وبالتالى لا يوجد إتجاه إلى أعلى أو إلى أسفل و لذلك فإن الإشارات القادمة من الحواس مثل العين والجلد والعضلات والأذن تكون غير محــددة ونتيجة لذلك فإن عمليــة الإتزان تكـون صعبة و فى أغلــب الأحيان يصاب رجــال الفضــاء بمـرض الفضـاء وهذا يشبه مرض الحركة الذى يصاب به المسافر فىالمركب ويسمى دوار البحر أو السيارة
الحواس المختلفة مثل الجلد والعين والعضلات تساعد على إتزان جسم عند محاولة ربط الحذا
الاتزان في الهواء:
الاتـــــــــزان:
الفكرة العلمية:
تتزن الكرة فى تيار من الهواء تحت تأثير قوة دفع الهواء إلى أعلى وقـوة جـذب الأرض إلى أسفل
مكونات التجربة:
مصدر هواء أى مضخة كرة بلاستيك
خطوات التجربة:
عرّض الكرة لتيار من الهواء ولاحظ إتزانهاشد الكرة ببطء خارج تيار الهواء ولاحظ إنجذابها للداخل مرة أخرى وإتزانها فـى مركز شعاع تيار الهواء
امنع بيدك تأثير تيار الهواء ولاحظ سقوط الكرة تحت تأثير الجاذبية الأرضية
عرّض الكرة مرة أخرى لتيار الهواء ولاحظ إتزانها ثم حرك المجموعة وقرّبها من الحائط ولاحظ إرتفاع الكرة لمسافة أطول
التفسيــر:
عند تعرض الكرة لتيار الهواء فإن الهواء فى إتجاهه إلى أعلى يصطدم بأسفل الكرة حيث تقل سرعته وتتكون منطقة أسفل الكرة ذات ضغط عال، حيث تتزن القوة الناتجة عن ضغط الهواء مع وزن الكرة وينتج عنها إستقرار وإتزان الكرة فى تيار الهواء عند شد الكرة خارج التيار فإن الهواء يلف حول الكرة متجهاً إلى الخارج فى أعلى الكرة ( الفعل) وينتج عنه قوة إلى الداخل على الكرة (رد الفعل) تعمل على إنجذاب الكرة إلى التيار مرة أخرى
إتزان الكرة مرة أخرى فى تيار الهواء على مسافة أعلى عند الإقتراب من الحائط يمكن تفسيره بأن الضغط أسفل الكرة يزيد نظراً لعدم إمكانية تمدد الهواء إلى الخارج كما حدث فى الوضع الأول للتجربة
وبالتالى فإن الجسم يتزن على مسافة أعلى
التطبيقات:
تفسر هذه التجربة بقاء الطائرة فى الجو دون أن تسقط إذ يتسبب إندفاع الهواء فى المحركات النفاثة فى خلخلة الهواء أعلى الجناحين بما يؤدى إلى ظهور قوة الرفع التى تتزن مع ثقل الطائرة ، بما يمنع سقوط الطائرة
أما إندفاع الهواء فى المحركات النفاثة إلى الخلف فإنه يولد قوة دفع للأمام حسب القانون الثالث لنيـوتن إذ أن لكل فعل رد فعل مساو له فى المقدار ومضاد له فى الاتجاه
وتسمــى هذه القـوة Jet Propulsion
ارتفاع وإنخفاض الطائرة يعتمد على سرعة الهواء حول جناح الطائرة فإذا زادت سرعته قل ضغطه وإذا انخفضت سرعته زاد ضغطه
تتعرض الطائرة لقوتين :
الأولى هى القوة الناشئة من الضغط على الجناح وهى قوة متجهة لأعلى
والثانية وزن الطائرة وهى قوة متجهة لأسفل
فإذا كانـت المحصلة لأعلى ارتفعت الطائرة ، وإذا كانت المحصلة لأسفل انخفضت الطائرة ويتم التحكم فى ذلك بزوايا ميل الجناح ، ويثبت ارتفاع الطائرة عندما تتزن القوتان
التعليـق:
تتعرض الكرة إلى تيار هواء من أسفل بزاوية ميل ومع ذلك فإن الكرة لا تسقط على الأرض السبب فى ذلك أن تيار الهواء المندفع يلف حول سطح الكرة بحيث تحدث خلخلة فى ضغط الهواء أعلى الكرة فيدفع الهواء الكرة من منطقـة الضغط الأعلى أسفل الكرة إلى منطقة الضغط الأقل أعلى الكرة ، فتنشأ قوة دفع ومن ثم تتزن الكرة تحت تأثير 3 قوى قوة تدفع الهواء من مدفع الهواء لأعلى فى إتجاه تيار الهواء المائل قوة جذب الأرض لأسفل قوة تنشأ نتيجة فروق ضغط الهواء أعلى وأسفل الكرة وتكون مائلة فى إتجاه يرد الكرة نحو مدفع الهواء بحيث تكون محصلة هذه القوى صفراً وتظل الكرة متزنة فى الهواء.
ويلاحظ أن شد الكرة بعيداً عن موقع الهـواء هو نوع من إخلال الإتزان ويوجد نوعـان من الاتزان :
إتزان مستقر وإتـزان غيـر مستقر .. فى الإتزان المستقر إذا أثرت قوة فإن النظام يعمل على تعادل هذه القوة حسب قانون نيوتن الثالث لإسترداد الإتزان .. أما فى الإتزان غير المستقر فإن الإخلال بالإتزان يتبعه إزاحة وحركة وإنهيار للنظام الذى كان متزنا.
كذلك فإن الإتزان إما ستاتيكى وفيه كل شىء ثابت أو ديناميكى حيث ينشأ الإتزان بين تيارات وقوى ناشئة عن أشياء متحركة وحالة إتزان الكرة هى حالة إتزان ديناميكى مستقر .
وهو مثال لظاهرة برنولى ولذلك تعود الكرة عند شدها إلى المدفع لأن رد فعل الهواء يتغلب على قوة دفع الهواء من المدفع بعد إيعاد الكرة ، بسبب الحركة الدوامية للهواء حول الكرة فى لحظة الإخلال بالإتزان ولتوضيح الفرق بين الإتزان المستقر وغير المستقر تصور زجاجة بها قليل من الماء إذا دفعت برفق فإنها تتأرجح ولكن تستعيد إتزانها ، بينما إذا كانت مملوءة بالماء فإنها تسقط على جانبها والسبب فى ذلك أن مركز الثقل فى الحالة الأولى ظل فوق قاعدة الزجاجة وبالتالى فإن القوة الناشئة من الجاذبية والتى تمـر بمركز الثقل تعادلت معها القوة الناشئة من رد فعل المنضدة فإستعاد النظام الإتزان أما فى الحالة الثانية فإن مركز الثقل عندما تميل الزجاجة أصبح خارج نطاق قاعدة الزجاجة ، وبالتالى فإن قوة الجذب ورد الفعل المساوى له كوّناّ عزم إزدواج دورانى أدى إلى سقوط الزجاجة على جانبها.
ومن ثم فإن الإتزان أو الحركة يتحدد أيهما لإعتبارات مختلفة رغم تحقق قانون نيوتن الثالث فى جميع الحالات ففى جميع الأحوال لكل فعل رد فعل ولكن إتزان الجسم من عدمه يتوقف على إعتبـارات أخرى فمثلاً الصـاروخ يتحــرك نتيجــة دفـع الـهواء النفـاث ولا تمثـل هذه حالة إتزان لأن الصاروخ فى حالة حركة وقد تكون بعجلـة ولكن الفعل يساوى رد الفعل كذلك فعند سقوط جسم فإن الفعل أن الأرض تجذب الجسم ولكن رد الفعل أن الجسم يجذب الأرض نحوه ، ولكن لأن الأرض كتلتها كبيرة فلن تتحرك الأرض نحـو الجسـم أمـا بالنسبـة للطائرة فـإن إلتفاف الهواء حـول جسم الطائـرة وجناحى الطائرة يؤدى إلى تكوين مناطق ذات ضغط عال أسفل الطائرة ومناطق ذات ضغط منخفض أعلى الطائرة مما يؤدى إلى ظهور قوة رفع كذلك فإن هناك قوة أخرى تظهر تدفـع الهواء من أمام الطائرة فى موجات تضاغطية تنتشر بسرعة الصوت فتزيل من أمام الطائرة مقاومة الهواء لها نتيجة الإحتكاك وتسمى هذه القوة قوة إعاقة فإذا زادت سرعة الطائرة عن سرعة الصوت إنعدمت موجات التضاغط أمـام الطائرة وبالتالـى فإن الطائرة تتعرض لزيادة هائلة فى مقاومة من الهواء مما يسبـب صوتـا هائلا يعرف بحاـجز الصوت أو الإنفجــار الصوتـى وذلك نتيجة وصول موجات التضاغط خلف الطائرة إلى سطح الأرض بما يسمى موجات تصادمية وبما يشبه صوت الرعد والذى ينشأ عن تمدد الهواء فجائيا بما يكوّن موجات تضاغطية بسبب الحرارة الهائلة التى تنشأ نتيجة التفريغ الكهربى 30 ألف درجة مئوية وتتحرك هذه الموجات نتيجة ذلك بسرعة أكبر من سرعة الصوت بما يسبب صوت الرعد أما فى الطائرة المروحية فإن خلخلة الهواء أعلـى الطـائـرة بسـبـب المراوح تسبب قوة الرفع ويمكن التحكم فى إتجاه الطائرة عن طريق تغيير زوايا الريش يميناً ويساراً وإرتفاعاً وإنخفـاضاً إلا أن نتـيجة دوران الريش فإن الطائرة تمـيل إلى الدوران فى عـكس إتجـاه دوران الريـش حسـب قانون نـيوتن الثالث ولملاشاة هذا الإزدواج يثبت فى مؤخرة الطـــائرة دوار يـعمل على توازن الطـائرة ويمـكن إمالة ريش الدوران للحصول على الدفع الأمامى اللازم للطيـران الأفقى وأحياناً توجد رفاصات مثل قارب الماء
توازن ديناميكي
من ويكيبيديا
يحدث التوازن الديناميكي في الكيمياء عندما تثبت نسبة المواد المتفاعلة إلى المواد الناتجة في تفاعل عكوس، ويصبح التفاعل في حالة مستقرة. وفي الترموديناميكيكا يكون نظام مغلق في حالة توازن ترموديناميكي عندما تحدث تفاعلات بمعدلات لا تتغير فيها نسبة المواد مع الزمن. وفي الواقع تحدث تفاعلات بطيئة جداً في النظام بحيث لا نستطيع رؤيتها. ويمكننا التعبير عن ثوابت التوازن بواسطة ثوابت معدلات سريان التفاعلات.
أمثلة
ولنتخذ مثال زجاجة الكوكاكولا فهي تحتوي على مقدار معلوم من ثاني أكسيد الكربون في حالة سائلة. وعندما نفتح الزجاجة ونصب منها النصف ثم نغلقها ثانياً، نلاحظ أن بعضاً من ثاني أكسيد الكربون السائل في الزجاجة يتحول إلى الحالة الغازية حتى يصل الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون إلى حالة التوازن.
عندئذ قد يغادر جزيء CO2 السائل ولكن في نفس الوقت يغادر جزيء آخر من ثاني أكسيد الكربون الغاز إلى السائل. وعند «معدل التوازن» تكون معدل مغادرة جزيئات ثاني أكسيد الكربون مساوياً لمعدل رجوع جزيئات ثاني أكسيد الكربون من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
ويعطي قانون هنري تركيز التوازن لثاني أكسيد الكربون، والذي يقول أن ذوبان غاز في سائل يتناسب تناسباً طردياً مع الضغط الجزئي لهذا الغاز فوق السائل.
ونكتب تلك العلاقة كالآتي: p = k c {\displaystyle p=kc\,}
حيث: k ثابت يعتمد على درجة الحرارة, pالضغط الجزئي، cتركيز الغاز في السائل.
أي أن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الغاز يزداد طبقاً لقانون هنري. في نفس الوقت يقل تركيز ثاني أكسيد الكربون في السائل، ولذلك نلاحظ تغيراً في طعم الكوكاكولا الباقية.
توازن محلول حمض الأسيتيك
يمكننا صياغة قانون هنري عن طريق جعل الجهد الكيميائي لثاني أكسيد الكربون في كل من السائل والغاز متساوياً. فعن طريق تساوي الجهد الكيميائي يحدث التوازن الكيميائي. كما يتطلب التوازن الديناميكي في حالة تغير طور المادة معاملات تقسيم وناتج الذوبان. ويعرف قانون راؤول حالة توازن ضغط البخار لسائل مثالي.
ويمكن أن يحدث التوازن الديناميكي في نظام متجانس ونجد تلك الحالة في حالة توازن حامض وقاعدة مثلما في حالة انشقاق حمض الأسيتيك في محلول من الماء. CH3CO2H CH3CO2– + H+
نجد في حالة التوازن أن نسبة التركيزات K_c – وهو ثابت تفكك الحامض – يكون ثابتا (تحت ظروف معينة): K c = [ C H 3 C O 2 − ] [ H + ] [ C H 3 C O 2 H ] {\displaystyle K_{c}=\mathrm {\frac {[CH_{3}CO_{2}^{-}][H^{+}]}{[CH_{3}CO_{2}H]}} }
![{\displaystyle K_{c}=\mathrm {\frac {[CH_{3}CO_{2}^{-}][H^{+}]}{[CH_{3}CO_{2}H]}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d49d8d7ac315ab55173bef33931a289f7471d638)
أي أن ثابت توازن التفاعل يساوي حاصل ضرب تركيز البروتونات المنشقة في تركيز الجزيئات المنشقة مقسوماً على تركيز الجزيئات غير المنشقة.
يتضمن التفاعل في اتجاه اليمين تحرير بعضاً من البروتونات من جزيئات حمض الأسيتيك، أما في الاتجاه العكسي فيسير التفاعل بتكوين جزيئات حمض الأسيتيك عن طريق اكتساب أيونات حمض الأسيتيك لبروتونات. ونصل إلى حالة التوازن الديناميكي عندما يكون مجموع الكمونات الكيميائية للمكونات على يسار التفاعل مساوياً لمجموع الكمونات الكيميائية على يمين التفاعل.
في حالة التوازن الديناميكي تلك يكون معدل التفاعل من اليسار إلى اليمين مساوياً لمعدل التفاعل من اليمين إلى اليسار. كما ينطبق ذلك على توازن تفاعلات تكوين المركبات، وفيها تتحكم ثوابت استقرار المعقدات
في نسب التركيز.
العلاقة بين التوازن وثوابت معدلات التفاعل
نفترض تفاعل التزامر الكيميائي: A ⇌ B {\displaystyle A\rightleftharpoons B}
وهنا يجري تفإعلان: حيث يتزامر المركب A إلى المركب B في اتجاه اليسار، ويتزامر (يغير شكله) B فيغير شكلi إلى A. فيمكننا حساب معدل التفاعل: d [ A ] d t = − k f [ A ] t + k b [ B ] t {\displaystyle {\frac {d[A]}{dt}}=-k_{f}[A]_{t}+k_{b}[B]_{t}}
![{\displaystyle {\frac {d[A]}{dt}}=-k_{f}[A]_{t}+k_{b}[B]_{t}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7b9dae97de8aca04a52600698bac66b295a3a234)
حيث: kfثابت معدل التفاعل للتفاعل نحو اليمين kb ثابت المعدل للتفاعل نحو اليسار، حيث تعني الأقواس المستقيمة [..] التركيزات.
فإذا افترضنا وجود A في البدء عند الزمن t=0, وكان تركيزه A]0]، يكون مجموع التركيزين A]t] وB]t]، عند الزمن t، مساوياً A]0]. d [ A ] d t = − k f [ A ] t + k b ( [ A ] 0 − [ A ] t ) {\displaystyle {\frac {d[A]}{dt}}=-k_{f}[A]_{t}+k_{b}\left([A]_{0}-[A]_{t}\right)}
![{\displaystyle {\frac {d[A]}{dt}}=-k_{f}[A]_{t}+k_{b}\left([A]_{0}-[A]_{t}\right)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2afda28c6572264af0a80c5f3bb141cbc5a5fb8a)
وبحل تلك المعادلة التفاضلية نحصل على: [ A ] t = k b + k f e − ( k f + k b ) t k f + k b [ A ] 0 {\displaystyle [A]_{t}={\frac {k_{b}+k_{f}e^{-\left(k_{f}+k_{b}\right)t}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}
![{\displaystyle [A]_{t}={\frac {k_{b}+k_{f}e^{-\left(k_{f}+k_{b}\right)t}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/41477d519e2f9006e57aae00bb6e80de4b50640f)
وهو يعطينا التركيز A ] t {\displaystyle A]_{t}} ![{\displaystyle A]_{t}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/aa8e5ba5fa7b8d4808607db2368fa4b0089012f3)
ومع مرور الزمن يقترب كل من التركيزين A]t] وB]t] من مقدارين ثابتين. فإذا صبرنا حتى وقت طويل نسميه ∞→t ، فنحصل على: [ A ] ∞ = k b k f + k b [ A ] 0 ; ; ; ; [ B ] ∞ = k f k f + k b [ A ] 0 {\displaystyle [A]_{\infty }={\frac {k_{b}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0};;;;[B]_{\infty }={\frac {k_{f}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}
![{\displaystyle [A]_{\infty }={\frac {k_{b}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0};;;;[B]_{\infty }={\frac {k_{f}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/142e19505b9461398dddd9abb1e4b9a8aca7851a)
وعملياً يصبح التغير في التركيزات غير محسوس بعد زمن t ⪆ 10 k f + k b {\displaystyle t\gtrapprox {\frac {10}{k_{f}+k_{b}}}} 
ونظراً لعدم حدوث تغير في التركيزات بعد ذلك الوقت يسمى ذلك حالة “توازن التركيزات”. ويمكننا الآن تعريف ثابت التوازن للتفاعل بأنه: K = [ B ] e q [ A ] e q {\displaystyle K={\frac {[B]_{eq}}{[A]_{eq}}}}
![{\displaystyle K={\frac {[B]_{eq}}{[A]_{eq}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/78dbaca6d95fad47ff4d24baee56d9eac377b72b)
نستنتج من ذلك أن ثابت التوازن هو نسبة ثابتي المعدلين: K = k f k f + k b [ A ] 0 k b k f + k b [ A ] 0 = k f k b {\displaystyle K={\frac {{\frac {k_{f}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}{{\frac {k_{b}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}}={\frac {k_{f}}{k_{b}}}}
![{\displaystyle K={\frac {{\frac {k_{f}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}{{\frac {k_{b}}{k_{f}+k_{b}}}[A]_{0}}}={\frac {k_{f}}{k_{b}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ff234cde522c7e054eed178f987a0acd19ba615e)
وبصفة عامة يمكن أن تكون تفاعلات أكثر من فاعل واحد في اتجاه اليمين، وأكثر من تفاعل واحد في اتجاه اليسار. ويذكر العالم الكيميائي أتكنس
أنه بالنسبة إلى تفاعل ما يكون ثابت التوازن العام معتمداً على ثوابت المعدلات للتفاعلات البسيطة، وذلك طبقاً للعلاقة: K = ( k f k b ) 1 × ( k f k b ) 2 … {\displaystyle K=\left({\frac {k_{f}}{k_{b}}}\right)_{1}\times \left({\frac {k_{f}}{k_{b}}}\right)_{2}\dots }
ــــــ
الاتزان والثبات والتوازن.. تعرف عليهم
شرح فتحي مرعي أخصائي التربية الخاصة وتكامل حسي .
الاتزان والثبات والتوازن :
أولاً _ الإتزان: هو تعادل القوى الخارجية مع القوى الداخلية وهي المرحلة الأولية التي يحتاجها الجسم للوصول الى الثبات.
ولكي يكون الجسم متزناً يجب ان يسقط الخط الوهمي الواصل من مركز ثقل الجسم عمودياً على قاعدة الأستناد، فالأتزان هو الحالة الأستاتيكية التي يصل اليها الجسم المتحرك في حالة توفر شرط أساسي هو مرور الخط الوهمي الواصل من مركز ثقل الجسم عمودياً على قاعدة الأستناد، واذا ما طال زمن الأتزان فانهُ سيتحول الى استقرار أو يسمى بالثبات.
ثانياً / الثبات ( الأستقرار ): وهي المرحلة الأستاتيكية التي يصل اليها الجسم في حالة تعادل جميع القوى الداخلية والخارجية التي تؤثر في ذلك الجسم بهدف الحفاظ على الأتزان لأطول فترة زمنية ممكنة ، وهذا ما يعرف بالأستقرار أي الإستقرار على حالة الإتزان.
وهناك عدة عوامل رئيسية تؤثر في زيادة درجة الأستقرار( الثبات ) وهي :
_زيادة في مساحة قاعدة الإستناد ( إتساع قاعدة الإرتكاز).
_زيادة زاوية السقوط.
_زيادة وزن الجسم .
_التقليل أو إنخفاض من أرتفاع مركز ثقل الجسم .
وضعية وتركيب الجسم .
_الإحتكاك وهي عامل مهم في الحفاظ غلى الثبات.
الخط العمودي لمركز ثقل الجسم ضمن قاعدة الإستناد.
ثالثاً التوازن : هو الوضع الميكانيكي الذي يصله الجسم في حالته الثابتة أو المتحركة بشرط أساسي هو أن محصلة جميع
العزوم المؤثرة تساوي صفر.
التوازن على على نوعين :
1. التوازن الثابت : وهو الحالة الثابتة أو الأستاتيكية للأجسام في حالة تكون محصلة القوى المؤثرة ( مجموع العزوم )
يساوي صفراً، مثال على ذلك الوقوف على اليدين .
2. التوازن المتحرك : وهو الحالة الديناميكية لأجسام في حالة تكون محصلة القوى المؤثرة ( مجموع العزوم )
الموضوع مش كام طوق على كام كونز علي عارضة توازن وصفاره وهووووووب.
الاتزان والتوازن
تعتبر عمليه دراسة المبادئ الاساسيه للاتزان والتوازن من لموضوعات التي تمثل أهميه كبيره في در اسه علم الحركة والميكانيكا الحيوية ، حيث تمثل معلومات هذا الموضوع الأساسي في فهم العديد من الموضوعات الأخرى ، فالاتزان هو حاله من عدم التسارع(زيادة العجلة) سواء كان هذا التسارع كميا أو اتجاهيا وهذه الحالة تميز الأجسام في وضع الثبات ، ويطلق عليها اتزان ثبات أو اتزان استاتيكى كما أنها تميز حاله الجسم وهو في حركه منتظمة السرعة ومحدده الاتجاه ويطلق عليها اتزان ديناميكي . لذا فان مصطلح التوازن في مجال أداء الجسم البشرى جاء ليعبر عن امكانيه التحكم الإرادي في الحالة الحركية بحيث يتحقق الاتزان .
فالتوازن عبارة عن مجموعه من الإجراءات الحركية التي يلجأ لها الجسم لتحقيق الاتزان ، وللعمل العصبي العضلي هذا بالاضافه ألي المستقبلات الحسيه الحركية الدور الأساسي في تحقيق التوازن للجسم سواء في سباته أو في حركته .
الاتزان الخطى والاتزان الدوراني :
أن الجسم البشرى في حركته التي تكون خطيه أو دورانيه , قادر على أن يتحقق الاتزان بمفهومه السابق الاشاره إليه , فتحقيق الاتزان في الحركة الخطية , يتم عن طريق تعادل القوى ومجموعها فلاتجاهي بحيث يكون محصلتها صفر .كما أن تحقيق الاتزان في الحركة الدورانيه يرتبط بإحدى الصور التطبيقية للقوى والعزوم بحيث يكون مجموعتهما كهذه العزوم معادلا أو مساوي للصفر
فالجسم المتحرك من الممكن أن يكون شفى حاله من الاتزان الدوراني وعدم الاتزان الخطى وعلى العكس فانه يمكن أن يكون في حاله اتزان خطى وعدم اتزان دوراني.
فلاعب الجمباز أو الباليه عند أداء حركه اللف حول المحور الطولي للجسم , لا يتحرك مركز ثقله حركه خطيه وبالتالي يكون في حله اتزان خطى في حين تلف أجزاء جسمه حول هذا المحور في حركه دورانيه غير متزنة . حيث تعمل قوى الاحتكاك بسطح الأرض على عدم انتظام سرعة اللف .
وبصفه عامه , يمكن القول أن جميع حركات الجسم البشري لا يتحقق فيها كلا النوعي الاتزان الخطى و الحركي في أن واحد حيث تتغير سر عات أجزاءه الخطية والدورانيه من لحظه زمنية ألي الأخرى .
فقد يظهر لنا أن العداء يتحرك بسرعة ثابتة في بعض مراحل السباق , ألا أن الدرسه التفصيلية لحركته سوف تؤكد انه يقع تحت تأثير المتبادل بين كل من وزن الجسم ورد فعل الأرض كقوه متجهة يؤدى ألي تغيير في السرعة الخطية .
كما أن تغيير موضع مركز ثقل الجسم بالنسبة لقدم الارتكاز بعزوم دورانيه مختلفة المقدار والاتجاه و بالتالي يعنى عدم وجود اتزان دوراني .
الثبات الخطى والثبات الدوراني:
يعنى الثبات , حاله الجسم في مقاومة حدوث اختلال في الاتزان , سواء كان ذلك استاتيكى أو ديناميكي , بمعنى أن مقاومة التغير في الحالة . وترتبط هذه المقاومة بعده متغيرات من أهمها الخاصية القصوريه سواء كانت الكتلة في الحركة الخطية أو القصوريه الدوران في الحركة الدورانيه .
فالمبدأ العام الذي يحكم عمليه الثبات الخطى , وهو أن ثبات الجسم , ترتبط بمقدار كل من القوه وزمن تأثيرها (الدفع الخطى ) المطلوب لتحريك هذا الجسم . فزيادة الخاصية القصوريه للجسم في هذه الحالة ( الكتلة) تعنى امكانيه زيادة الثبات الخطى . فتغيير حاله حركه ألاعب الانزلاق على الجليد يتم من خلال قوه دفعيه قليلة المقدار بمقارنتها بما يحتاجه نفس ألاعب لتغيير حاله حركته إذا ما انزلق على أي سطح أخر .
وهذا يعنى أن لأي سطح الاتصال وطبيعتها دور كبير في تحديد مقدار واتجاه قوى الاحتكاك التي تؤثر في حاله الثبات الخطى ولعمليه التحكم في مقدار الثبات الخطى أهميه كبيره في نجاح العديد من أداء ألا نشطه , فتقليل هذا الثبات ألي اقل درجه ممكنة يساعد في نجاح أداء حركات الانزلاق بصفه عامه . وهذا يعنى أن الثبات الخطى يعنى الميل للانزلاق بين أسطح اتصال الجسم والأجسام الأخرى .
وبهذا المفهوم فان الثبات الدوراني يعنى مقاومة الجسم لفقدان الاتزان إذا ما تعرض ألي مؤثر دوراني كالعزم .
فإذا حاولنا دفع صندوق وهو موضوع على أحد جانبيه سوف يدور حتى يستقر على جانبه المقابل . ويتم الدوران حول المحور المار بحافته المتصلة بسطح الأرض والتي تربط بين السطحين وهذا الدفع سوف يساعد على وصول الصندوق ألي الوضع الذي تبدأ فيه الجاذبية الارضيه في التأثير عليه بعزم جديد يستكمل تدورانه بعيدا عن الوضع الذي كان متوازن فيه ,أما إذا كان مقدار الدفع المستخدم غير كاف للوصول بالصندوق ألي الارتكاز على حافته , فسوف تعمل الجاذبية الارضيه على تدورانه أيضا ولكن في هذه الحالة سوف يكون الدوران في اتجاه أعاده الصندوق ألي وضعه الأصلي .
أما إذا دفع الصندوق حتى يرتكز على إحدى حافتيه فسوف تكون محصله العزمين المؤثرين في الصندوق ( عزم الجاذبية وعزم القوى الخارجة ) متساوي في المقدار متضادة في الاتجاه , وبذلك سوف يثبت الصندوق في هذا الوضع . وبمجرد أن يقع خط الجاذبية بعيدا عن نقطه اتصال الصندوق بالأرض سواء للأمام أو للخلف فسوف يدور الصندوق تحت تأثير ما ينشأ من عزم وفى اتجاهه .
أما إذا لم يكن هناك عزم مضاد كما هو الحال عند دفع شخص من الخلف وهو في وضع الوقوف فسوف يدور جسمه حول محور يصنعه القدم مع سطح الأرض ليسقط إماما اسفل , لذا فانه يلاحظ أن هذا الشخص سوف يقوم بأخذ خطوه للأمام بمجرد فقدانه للتوازن , وسوف تساعده هذه الخطوة في إيقاف تأثير عزم الجاذبية الارضيه على مركز ثقله وبالتالي منع سقوطه بخلق قاعدة ارتكاز جديده .
وبمقارنه الحالتين السابقتين , فانه يمكن التعرف على الفروق الاساسيه في الثبات المرتبط بالخاصية القصوريه بين الأجسام الحية وغير الحية , أي بمعنى التعرف على الفروق في حاله الثبات بين الإنسان وأي جسم أخر , فالإنسان قادر على تحريك أو أعاده تشكيل علاقة أجزاء الجسم بعضها ببعض للمحافظه على الثبات الدوراني عن طريق تغيير موضع خط الثقل بالنسبة لقاعدة الارتكاز أو تغيير قاعدة الارتكاز نفسها . وفى الانشطه التي يتم فيها رفع أثقال معينه فان الجسم سوف يتزن إذا مر خط جاذبيته خلال جزء من قاعدة الارتكاز . وقاعدة الارتكاز للجسم تحتاج ألي تحديد دقيق حتى نتفهم دورها في الاتزان . فهي ذلك الجزء أو المساحة من سطح الجسم التي تتصل بشكل مباشر بسطح الأرض أو سطح أي جسم أخر وينتج بينهما رد فعل لوزن الجسم , فحدود القدمين هي حدود قاعدة الارتكاز في حاله الوقوف أوضاع اتزان ناتجة عن قوى رأسيه دافعه , ويلاحظ أن مساحة قاعدة الارتكاز تتحدد بخطوط خارجية لمنطقه اتصال الجسم بأي أجسام أخري .
الاتزان الثابت والمتحرك والمعتدل :
وحاله الاتزان الدوراني لأي جسم يمكن تقسيمها ألي ثلاثة أشكال هي الاتزان الثابت وغير الثابت والمعتدل أو المستقر . وتلعب الخصائص الفيزيقية وطبيعة قاعدة الارتكاز الدور الرئيسي في تحديد حاله الجسم من حيث الاحتفاظ بالتوازن أوفقده.
فالجسم الذي يكون في حاله اتزان مستقر , يحتاج إلى مقدار كبير من الدفع الزاوي لاخلال اتزانه أو تغيير حالته عما هو الحال في الجسم المتزن اتزانا غير مستقر , ونظرا إلى عدم وجود ميل للسقوط بالنسبة للكره في حركتها على مستوى أفقي بطريقه أو بأخرى , فان حاله مركز ثقلها يمكن أن يطلق عليها حاله الاتزان المتعادل أو المستقر , حيث أن يستمر دائما عموديا على قاعدة ارتكاز الكره مهما تحركت على السطح , إما عند يميل السطح فان الكره سوف تسقط في اتجاه الميل لاسفل لان خط الجاذبية سوف يمر أمام قاعدة ارتكازها على السطح , فتتأثر الكره بعزم دوران تغيير في حاله اتزانها .
ويمكن التعبير عن هذه الحالات الثلاث في أوضاع كثيره يتخذها الجسم في أدائه للانشطه البدنية المختلفة , فدرجه الاتزان الدوراني للجسم لها خاصيه الاتجاه كما أنها تتأثر بأي عزوم خارجية , وخاصيته الاتجاه تعنى أن الجسم من الممكن أن يكون في حاله اتزان دوراني في اتجاه معين , وليس بالضرورة أن تكون مقامته للدوران في الاتجاه الأخر أيضا فإطار السيارة من الممكن أن يكون ثابت في الاتجاهين الأمامي أو الخلفي ولكنه غير ذلك بالنسبة لسقوطه على أحد الجانبين أي انه في حاله اتزان دوراني في اتجاه وان هذه الحالة غير ثابتة في الاتجاه الأخر
وفى الحالات التي تكون فيها الجاذبية الارضيه ورد فعل الأرض هي القوى الوحيدة المؤثرة في الجسم الثابت بحيث يحدث التوازن عندما يمر الخط عمل الجاذبية عموديا لاسفل بقاعدة الارتكاز . والأساس الميكانيكي لهذه الحالة وهو تعادل كل من الجاذبيه وعزم رد فعل الأرض المؤثرين فى الجسم .
أما الحالات التى تظهر فيها مؤثرات خارجيه غير الجاذبيه ورد الفعل فان التوازن سوف يختل جزئيا او كليا , وفقا لمقدار هذه المؤثرات واتجاهاتها ( عزم خارجى )
وفقدان الثبات الدورانى , لجسم له قاعده ارتكاذ كبيره يمكن ان يحدث فى ضوء موضع خط الثقل بالنسبه لحدود هذه القاعده . فاذا كان العزم الخارجى كافيا لكى يحدث كميه حركه دورانيه فى الصندوق وبحيث يتحرك مركذ ثقل الصندوق أعلى أو حافه قاعده الارتكاز , بحيث يمر خط الثقل قريب من هذه الحافه , والتى سوف تمثل فى هذه الحاله محور للدوران فان سقوط هذا الصندوق على أحد جانبيه سوف يحتاج الى دفع بسيطه .
ويوضح احد العدائين فى وضع البدايه , ويلاحظ ان خط الثقل يسبب دورانا فى اتجاه عقارب الساعه حول محور يمر باليدين , وان رد فعل الارض المتمثل فى القدمين على مكعب البدء , سوف يحدث دورانا فى اتجاه عكس عقارب الساعه حول نفس المحور , وكل من هذين العزمين يتعادلان فى حاله الثبات , ويكون الجسم فى حاله اتزان أما عندما يستعد ألاعب للانطلاق فانه يقوم بتحريك خط الثقل إماما ليمر بمحور الدوران المتمثل فى اليدين , وهنا يكون ألاعب فى حاله تسمح بان يدفع مكعب البدء بأقل قدر من القوه لى يبدأ فى الدوران عكس عقارب الساعه , أي فى الانطلاق عن طريق توالى الخطوات وفى نفس الوقت فان كسر الاتصال بين اليدين وسطح الارض سوف يؤدى الى تقليل مساحه القاعده الارتكاز بالشكل الذى يجعل من قوه الوزن اساسا لعزم يكون فى نفس اتجاه عزم رد فعل الرجلين .
وكلما انخفض مكان مركز ثقل الجسم زادت قدره الجسم على الثبات مع ثبات باقى المتغيرات الفرق بين ارتفاعين لمركز ثقل الجسم بالنسبه لقاعده الارتكاز .
مما سبق يتضح لنا ان دراسه الثبات فى حركات الجسم البشرى جب ان تتناول كافه المتغيرات الاستاتيكيه المرتبطه به حتى يحقق أهميته في الناحيه العمليه والتدريبيه .
الثبات الدورانى اثناء التعلق:
يمكن دراسه الثبات الدورانى فى التعليق , من خلال حساب القاعده الارتكاز التى تتمثل فى أماكن القبض فى اليدين والمسافه بينهم ( او المساحه بينهم ) عن طريق استخدام مفهوم العزوم وكميه الحركه الزاويه وخط الثقل بالنسبه لقاعده الارتكاز.
فالجسم فى حاله التعلق يتخذ الوضع الذى يجعل مركز ثقله يقع فى ابعد نقطه بالنسبه لقاعده الارتكاز بنتيجه لتأثير الجاذبيه الارضيه انه عند التعلق بيد واحده فان الجسم سوف يدور فى المستوى الرأسى تحت تأثير عزم الوزن حتى يصل الى وضع اكثر بعدا عن الوضع السابق , اى ان نقص مساحه قاعده الارتكاز ادى الى ذياده بعد مركز ثقل الجسم عن هذه القاعده وبالتالى قلل من اتزانه الثابت فى حاله التعلق فقط كما انه قلل من اتزانه الدورانى فى حاله الحركه
تحليل أداء التوازن :
يساعد الإلمام بالعوامل الميكانيكه والعلاقات التى تربطها فى دراسه التوازن وخاصه فى الاداءات التى يدخل فيها الاحتفاظ بالتوازن كشرط أساسي لنجاحها وهذه العوامل تتمثل فى :
1- وزن الجسم وكتلته .
2- نصف قطر قصور دوران الجسم حول النقطه او المحور الذى سوف يدور حوله أو يسقط .
3- ارتفاع مركز ثقل الجسم .
4- المسافه الافقيه لخط الثقل بالنسبه للمحور الذى سوف يدور حول الجسم (مساحه قاعده الارتكاز) .
5- قوى الاحتكاك .
6- الدفع الزاوى الذى يعمل على إخلال حاله الاتزان الدورانى
7- كميه الحركه الزاويه للجسم ككل ولاجزائه .
وسوف نتناول بعد ذلك التوازن الثابت والديناميكى (المتحرك) ودور كل من هذه العوامل الميكانيكيه فى عدد من الانشطه .
الاحتفاظ بالتوازن فى الاوضاع الثابته :
عندما يكون الجسم فى حاله توازن ثابت فان هذه الحاله يسهل تحليلها عما هو الحال عليه فى حاله الحركه حيث يستمر تغيير هذه العوامل بشكل متواصل أثناء حركته . لذا فانه يجب الاخذ فى الاعتبار بجميع أوضاع أجزاء الجسم
فبمجرد أن يصل الجسم الى وضع ثابت فان اختلال التوازن يأتى نتيجه لحركه اى جزء من أجزائه وان بقاء الجسم فى حاله الثبات تاتى نتيجه ان محصله العزوم المؤثره فيه تكون صفراً .
وبالنظر لوضع الوقوف العادى , فسوف نلاحظ ان هناك عمليات مستمره يقوم بها الجهاز العصبى العضلى لابقاء مركز ثقل الجسم داخل حدود قاعده الارتكاز وكلما قلت مساحه القاعده كالوقوف على الامشاط او على قدم وحده زادت هذه العمليات الحيويه بهدف الاحتفاظ بالتوازن .
فأثاره العضلات الماده عن طريق الضغط الناتج على باطن القدم يجعل هذه العضلات فى حاله عمل متناوب , ونظرا الى أن عمل هذه العضلات بهذا الاسلوب هو منع انقباض الطرف السفلى تحت تأثير القوه الناتجه عن وزن الجسم , فقد سميت هذه العضلات بالعضلات المضاده للجاذبيه , وعندما يميل الجسم للأمام فان الثقل سوف يتحرك فى اتجاه الحافه الاماميه لقاعده الارتكاز ( أطراف الإصبع ) وسوف يؤدى ذلك الى حدوث ضغط على هذه الأطراف , وفى نفس الوقت اطاله العضلات الباسطه للقدم ( القبض الاخمصى او الأمامي ) وعندما تطول هذه العضلات الى حد معين تستثار المستقبلات الحسيه لأحداث رد فعل منعكس يتمثل فى انقباض هذه العضلات لاعاده الجسم ( تدوير الجسم للخلف ) الى وضعه الأصلي . فيعود خط الثقل مره أخرى للخلف , ونظرا الى أن خط الثقل فى وضع الوقوف العادى يكون اقرب ما يكون لمفصل القدم , فان عوده مركز ثقل الجسم الى وضعه الطبيعى قد تكون بمقدار اكبر مما هو مطلوب .
فتطول العضلات القابضه للقدم مما يؤدى الى عوده انقباضها كرد فعل عكسى للحاله السابقه فتمنع جزءا من هذا المقدار الزائد فى حركه خط الثقل , وهكذا تستمر العضلات القابضه والباسطه لمفصل القدم فى تناوب العمل اثناء الوقوف للمحافظه على هذا الوضع . زقد اصطلح على تسميه هذه الحاله بالسيطره القواميه وهذه الحاله من السيطره تتأثر بالكثير من العوامل . فهى تزيد من حدتها عندما يحجب البصر او السمع أو الاثنان معاً . هذا بالاضافه الى ارتفاع حدتها عند الانتقال من وضع الرقود الى الوقوف مباشراً . كما تزيد حلات اصابه الاذن الوسطى , ومع زياده هذه الحاله تبدأ أجزاء أخرى من الجسم فى المشاركه فى هذه السيطره .
وفى معظم الانشطه التى تؤدى على سطح الارض يكون كل من وزن الجسم ورد فعل الأرض مصادر للقوى الطبيعيه المؤثره فى القوام ( حاله الوقوف العادى ) وهى تؤكد أن انزلاق الجسم أو إخلال توازنه يحتاج الى قدر كبير من من الدفع الدورانى للتغلب على قوى الاحتكاك بأحداث هذا الانزلاق , الا ان ميل سطح الارض سوف يؤدى الى تغير هذه العلاقه بين قوى الوزن ورد الفعل بشكل واضح حيث توضح الحالتان فى شكل ( ) الفرق بين مركبات القوى باختلاف درجه ميل سطح الارض , وسوف يؤدى الميل الى حدوث تغيير فى شكل القوى على النحو التالى :
1- تتناقص قوى الاحتكاك نتيجه لانخفاض قيمه قوى الوزن فى اتجاه الكعب .
2- مركبه وزن الجسم فى اتجاه الكعب سوف تزيد بشكل ملحوظ , فتصبح بذلك قوه اكبر فى اتجاه الانزلاق للامام . وعندما تتخطى قوه الاحتكاك الناتجه عن سطح الارض بفعل تحرك خط الثقل فى اتجاه ابعد عن الكعب سوف يبدأ الجسم فى الانزلاق.
اما اذا احتفظ الفرد بمركذ ثقله عموديا على قاعده الارتكاز فان الجسم سوف ينذلق فى اتجاه ميل السطح دون ان يدور , وعن طريق الميل للخلف ( فى اتجاه الكعب) فان ذلك سوف يؤدى الى انزلاق الرجل , ولكن مع دوران الجسم خلفا حيث ان خروج خط الثقل عن الحافه الكعب يعنى عدم وجود الضغط الكافى على هذه النقطه , وبالتالى تتناقص قوى الاحتكاك فتنزلق القدم اماما ويدورالجسم ليسقط خلفا
الاحتفاظ بالتوازن اثناء الحركه :
نظرا الى ان الجسم البشرى كغيره من الاجسام يتاثر بقوانين البيئه المحيطه به , ونظرا الى ان القدرات الخاصه لهذا الجسم من حيث انه سيسلك انماطا حركيه تختلف عما هو الحال بالنسبه للاجسام الاخرى .
فان الجسم البشرى قادر على تحريك اطرافه بحريه وبشل ارادى , وبالتالى فهو قادر على اعاده تشكيل كتله الجسم وتغيير موضوعها . والاكثر من ذلك فنحن قادرون على تغيير قاعده ارتكازنا من لحظه الىاخرى للتحكم فى توازن الجسامنا .
واى حركه مفاجئه او زياده فى سرعه اى جذء من اجزاء الجسم تحدث نتيجه لاى توترات خارجيه تسبب رد فعل عكسى يمنع اختلال التوازن وسوف نتناول فيما يلى انماط الاحتفاظ بالتوازن خلال الحركه .
الاحتفاظ بالتوازن اثناء بذل او استقبال قوه :
عندما تؤثر اى قوه فى جسم ما وليكن جذء من اجذاء الجسم البشرى فان رد فعل هذه القوه يؤخذ فى الاعتبار , فاذا كان رد الفعل بهدف سند الجسم ثم زال فجأه فان ذلك سوف يؤدى الى فقدان التوازن , وفى احدى الحالات المعروفه التى تفسر ما يحدث عندما نقوم بفتح باب ثقيل فى نفس الوقت يكون شخص اخر على الجانب الاخر من الباب يحاول فتحه فى نفس التوقيت , فيؤدى ذلك الى سقوط الشخص الذى يقوم بدفع الباب .
والقاعده العامه التى تحكم الاحتفاظ بالتوازن اثناء بذل او استقبال قوه افقيه هى ان قاعده ارتكاز الجسم يجب ان تذيد فى المستوى الافقى وفى اتجاه القوه المؤثره ( بذل او استقبال) ، وهذه القاعده تطبق فى جميع الحالات التى يكون فيها للقوه مركبه افقيه , فاذا كانت القوه تؤثر بشكل افقى فان كيفيه وضع الاقدام للاستعداد لدفع جسم ثقيل للامام تمثل اهميه كبيره فى ذلك , ومع وجود القدمين على خط واحد ( امامى خلفى ) فان الشخص يستطيع ان يتابع الحركه الناتجه عن الدفع بخطواط اماميه ممتتابعه , هذا بالاضافه الى امكانيه الفع فى الاتجاه المطلوب , اما عندما يحاول الشخص دفع جسم ما من الجه اليمنى فان وضع القدم الاماميه للخارج قليلا فى الاتجاه المضاد للدفع سوف يساعد على على الاحتفاظ بخط الثقل داخل حدود القاعده وتساعد على امكان الاحتفاظ بخط الثقل داخل حدود القاعده وتساعد على امكان الاحتفاظ بالتوازن بشكل افضل .
وعند رمى الكره او اى اداه , فان القدم الاماميه يجب ان تتحرك فى اتجاه حركه الجسم , لكى تؤدى الى ظهور قاعده ارتكاز جديده لمركز ثقل الجسم الذى يتحرك للامام اثناء الرمى والمتابعه , وفى حاله الاستقبال كاستقبال الكرات اواى ادوات اخرى فغالبا ما تكون هذه الادوات ذوات اوزان ليس لها تأثير فعلا فى اخلال التوازن , وعلى الرغم من ذلك فان خلق قاعده ارتكاز كبيره فى اتجاه يضاد فى حركه الكره او الاداه , سوف يساعد على سهوله الاستقبال وامتصاص حركه هذه الاداء دون اخلال التوازن .
اما اذا كان المطلوب هو الارسال فور استقبال الاداه كما هو الحال فى الاستلام والتمرير السريع فى كره السله , فان اختيار قاعده الارتكاز المناسبه , اى بمعنى وضع الاستعداد لاستقبال الكره او الاداه سوف يساهم الى حد كبير فى حريه اطراف الجسم فى تمرير الكره او الاداه فى الاتجاه المطلوب .
الاحتفاظ بالتوازن اثناء الشد او الدفع :
عند محاوله تحريك اجسام ثقيله على احد الاسطح فانه يمكن تقليل القوى المقاومه للحركه عن طريق الاحتكاك بدحرجه الجسم او تحميله على عجلات , اما عندما لا يصلح استخدام هذه الطريقه لاسباب ترتبط بالجسم المراد تحريكه , فان اتجاه القوه المستخدمه فى الدفع او الشد يمكن ان يحدد بشكل كبير مقدار مقاومه الاحتكاك , التى تمثل مصدر الصعوبه فى اتمام هذه المهمه
فكما سبق ان اشرنا , انه يمكن تحليل اى قوه الى مكوناتها الرأسيه والافقيه , وان ايا من المركبتين يزيد او يقلل على حساب المركبه الاخرى فى حدود قيمه القوه الاصليه , ونظرا الى ان قوى الاحتكاك تتناسب طرديا مع قوه الضغط بين الجسم وسطح الارض فان الاحتكاك يقاوم المكونه او المركبه الافقيه من الشد او الدفع , والذى قد يزيد او يقل فى ضوء هذه المركبه .
يوضح انه عندما نحاول دفع جسم للامام , ولاسفل , فان رد فعل الارض لهذه القوه سوف يؤدى الى فقدان الاحتكاك بين القدمين الاحتكاك بين القدمين وسطح الارض , وفى نفس الوقت يذيد من قوى الاحتكاك للجسم بسطح الارض , وبالتالى سهوله انزلاق القدمين دون ان يتحرك الجسم .
وعند محاوله تحريك الجسم عن طريق الشد , فان رد فعل الوزن الجسم لاسفل سوف يؤدى الى زياده مقدار احتكاك القدمين بسطح الارض , كلما زاد مقدار مركبه الشد الرأسيه , فى حين يقل احتكاك الجسم المراد شده فيسهل تحريكه .
استخدام حبل طويل فى سحب جسم لتقليل مقاومه الاحتكاك فى ضوء ما سبق شرحه , وكيف ان طول الحبل سوف يؤثر على تحديد مقدار الاحتكاك الناتج عند السحب بين الجسم وسطح الارض , وبمجرد ان يبدأالجسم فى الانزلاق تقل قوى الاحتكاك الاستاتيكى التى تكون فى اعلى قيمها فى اللحظه السابقه لبدء الانزلاق وتناقص مقدار الاحتكاك الاستاتيكى يعنى بزل قوه اقل فى الاحتفاظ بسرعه الجسم المتحرك , وبالاضافه الى ذلك , فان توافر القوه للاحتفاظ بهذه السرعه فى جسم يتحرك اصلا تقل كثيرا عما يجب ان تكون عليه لحظه بدء الحركه , ويبدو ذلك واضحا عند دفع سياره ثابته او استمرار دفعها بعد ان تبدأ الحركه . واعداد قاعده ارتكاز مناسبه ( تتخذ نفس اتجاه الحركه ) يمثل اهميه كبيره فى الاحتفاظ بتوازن الجسم وخاصه عندما نحاول تحريك جسم مابشكلمفاجئ ولكن من نقطه التأثير وخط عمل قوه الشد او الدفع اهميه كبيره فى الحركه النهائيه لاى جسم يراد تحريكه , حيث يوضح الشكل السابق انه عندما يكون وزن الجسم قليلا نسبيا فان تأثير هذا الوزن على سطح الارض سوف ينتج مقدار قليل من الاحتكاك . وبالتالى سوف يسهل سحب الجسم او دفعه , وان الخاصيه القصوريه للجسم هى المقاومه الوحيده , وهذه الحالات لا تحدث فى الحياه العمليه بنسبه كبيره الا اذا كان السطح الذى يتحرك عليه الجسم ( ثلج – زيت– شمع ) .
وبما ان الاحتكاك ضد قاعده الجسم المراد تحريكه , وكذلك الدفع او الشد المؤثر فيه سوف يمثلان عزما يسبب دورانا يحل محل الانزلاق , فان ذياده هذا المقدار من الاحتكاك او وجود اى عائق على السطح سوف يؤديان الى الميل الجسم للدوران اكثر من ميله للانزلاق , واذا تم الدفع او الشد من خلال نقطه تأثير منخفضه نسبيا فسوف يؤدى ذلك الى تقليل العذم الناتج عن هذه القوه , وبالتالى تقليل ميل الجسم للدوران وذياده ميله للانزلاق , التاثير على الجسم بقوه افقيه فى مستوى منخفض على جسم له مقدار كبير ن الاحتكاك بسطح الارض وكيفيه تأثير هذه القوه فى احداث الانزلاق اكثر من احداثها للدوران , وكذلك كيف يمكن ان تؤثر قوه اقل فى نقطه تأثير اعلى فتسبب دوران الجسم .
وكلما زاد ارتفاع نقطه تأثير القوه فان ذلك يعنى ذياده طول ذراع عزمها , وبالتالى زياده مقدار العزم الناتج عنها , اى بمعنى ان استخدام قوه ذات مقدار منخفض من الممكن ان يؤدى الى دوران الجسم عندما تؤثر هذه القوه فى مستوى عل من الجسم بحيث يذيد عزمها عن العزم الناتج عن وزن الجسم , وهذه القوه سوف لا تؤدى باى حال من الاحوال الى انزلاق الجسم ولكنها سوف تؤدى الى دورانه .
وفى رياضه المصارعه و الجودو وفنون القتال العسكرى يمثل كل من خط عمل القوه ونقطه تأثيرها بالنسبه لقاعده ارتكاز الخصم ومكان مركذ ثقل جسمه العوامل الاوليه فى اخلال توازنه وهو الهدف الاساسى لهذه الرياضات .
وفى الغالب يسهل تحريك الاجسام عن طريق تدويرها ( دحرجتها ) اسهل من انزلاقها وخاصه عندما يحدث ذلك على اسطح تسبب قوى احتكاك كبيره .
وللتحكم فى مسارات الاجسام المتحركه نتيجه للشد او الدفع فمن المفضل ان يكون تأثير القوه ون خلال نقطتى اتصال وعلى مسافه افقيه مناسبه بينهما , حيث يساعد ذلك فى التغلب على الاحتكاك غير المنتظم بين الجسم المتحرك وسطح الارض , والذى يؤثر على مقاومه انزلاق الجسم عن طريق تحكم فى مقادير القوى المبذوله على كلتا النقطتين .
الاحتفاظ بالتوازن اثناء الرفع والحمل :
عند رفع او حمل اى ثقل فانه يصبح جذء من كتله الجسم نفسه , وبالتالى سوف يشارك فى تغير موضع مركذ ثقل الجسم , وفى هذه الحاله لكى يحقق الجسم حاله التوازن فان اعاده تشكيل قاعده ارتكاز ذات مواصفات جديده يصبح امر ضرورى لمعادله انحراف خط الثقل عن القاعده السابقه باضافه هذا الثقل . وغالبا ما يحدث ان تتحرك بعض اجذاء الجسم فى اتجاهات تساعد على تحقيق ذلك , ويوضح التغيير الذى يحدث فى قاعده الارتكاز بناء على اضافه كتله جديده لكتله الجسم نتيجه للرفع او الحمل , اما فى فان الجسم يميل فى الاتجاه المضاد للثقل المضاف حتى يعاد موضع خط الثقل الى حالته الاصليه , وهذا الميل يحتاج الى قبض للخارج فى العمود الفقرى وعمل مجموعه عضلات حزام الكتف .
فان طريقه حمل ثقلين حتى و ان كانت كتله احداهما اكبر من الاخر الا ان الحمل بهذه الطريقه سوف يقلل كثيرا من الميل الذى يحدث فى العمود الفقرى وبالتالى الشد العضلى على الجانب المضاد فى حاله حمل ثقل واحد 0
وفى كثير من حالات رفع الاشياء تحدث اصابات اسفل العمد الفقري عندما يتم الرفع بطريقه الخطئه , ولكى يتم الرفع بطريقه صحيحه يجب اتباع مجموعه من الخطوات :-
1- اختبار الثقل لتحديد وزنه تقريبا والتأكد من امكانيه رفعه بدون مساعده خارجيه .
2- تحديد قاعده الارتكاز المناسبه اقرب ما يمكن للثقل مع تثبيت العمود الفقرى فى وضع مد كامل مع قبض الركبتين للوصول للثقل ع بقاء الجذع .
3- يرفع الثقل عن طريق قبض العضلات الباسطه للطرف السفلى انقباضا تدريجيا مع ضمان بقاء العضلات الماده للجذع فى حاله انقباض بالتطويل .
الاحتفاظ بالتوازن اثناء تغيير السرعه :
فى المهارات التى تتضمن البدء او التوقف او عكس الاتجاه او الجرى فى خط منحنى او الف على قاعده الارتكاز ضيقه يتطلب الامر تحقيق مستوى محدد من التوازن , وتحليل مثل هذه المهارات يعتمد على الكشف عن قدره اللعب فى التحكم فى كل من الاتزان الخطى والاتزان الدورانى خلال كل مرحله من مراحل الاداء , حيث ان يجب تحديد اهذاف كل مرحله لحظيه وان ميكانيكيا الجسم يجب ان يتم ضبطها بالشكل الذى يساعد فى تحقيق هذه الاهداف بدرجه عاليه من الفعاليه .
البدء والتوقف :
اذا كان الهدف من البدء هو اكساب الجسم سرعه عاليه فى اتجاه خطى عن طريق المد السريع فى مفاصل الطرف السفلى , فانه يجب وضع مركز ثقل الجسم على نفس خط تأثير قوى رد الفعل على القدمين , فاذا كان الهدف هو تحقيق تسارع فى الاتجاه الافقى , فان مركذ ثقل الجسم يجب ان يوضع على ادنى ارتفاع وابعد مسافه افقيه من نقطه تأثير الدفع. وهذه الحاله من التوازن فى اوضاع البدايه تستخدم فى مسابقات العاب القوى والسباحه , وفى مثل هذه الاوضاع يحتاج الجسم الى دفع زاوى محدود المقدار , لاخلال الاتزان عند البدايه , وللبدء السريع فان خط ثقل الجسم يكون اقرب ما يكون من الحافه الاماميه لقاعده الارتكاز فى اتجاه الحركه المطلوبه, حيث يؤدى الميل الى وجود خط الثقل اقرب ما يمكن من الحافه العكسيه لاتجاه الحركه من قاعده الارتكاز .
وبمجرد ان يتحرك الجسم فى اتجاه ما , فان كميه حركته ( الكتله ûالسرعه ) تصبح العامل الاساى فى الاحتفاظ بالتوازن , اذا كان الهدف هو تغيير السرعه او الاتجاه . وهذه الحقيقه تظهر بوضوح فى العديد من الانشطه كالمشى والجرى والانزلاق والهبوط فى العديد من المهارات الرياضيه .
واذا كان الهدف هو تغيير فى حاله حركه الجسم بتقليل سرعته للوقوف فان المركبه الخلفيه للاحتكاك تلعب دورا اساسيا فى تقليل سرعه الجسم حتى التوقف .
ولتقليل سرعه الرجل الحره عند اتصالها بسطح الارض فان وضع القدم للامام قدر الامكان سوف يؤدى الى تحقيق هدفين رئيسين , الاول يتمثل فى زياده مكونه او مركبه الاحتكاك فى اتجاه ايقاف الحركه , هذا بالاضافه الى ان وجود خط الثقل خلف نقطه اتصال القدم بسطح الارض سوف يؤدى الى دوران الجسم للخلف ولاسفل حول قاعده الارتكاز او المحور الذى تصنعه القدم مع سطح الارض . و الاحتكاك الناتج عن دفع القدم للارض سوف يحقق قوى المقاومه لكميه حركه الجسم للامام والتى تؤثر فى اتجاه دوران الجسم اماما حول نقطه اتصال القدم , وقد تستخدم عده خطوات قبل اللجوء لايقاف الجسم عن طريق احتكاك القدم .
كما إنـه فى حاله الهبوط فى الوثب الطويل مثلا , والتى يكون الجسم فيها فى حاله حركه خطيه وايضا حركه دورانيه , فان استمرار حركه الجسم فى كلا هذين الاتجاهين عند لحظه لمس القدم للارض تحتاج الى محاوله للاحتفاظ بالتوازن , فمسافه الوثب يمكن تحقيقها عن طريق استغلال هاتين الصورتين من كميه الحركه ( خطيه – دورانيه ) عن طريق وضع القدمين فى نقطه ابعد ما يكون للامام عن مسار مركذ ثقل الجسم , وذلك عن طريق قبض الجذع والركبتين للسماح لكميه حركه الجسم الخطيه , وكذلك كميه حركه الجسم الدورانيه بتحقيق عبور الجسم الدورانيه بتحقيق عبور الجسم لنقطه اتصاله فى اتجاه الحركه حتى لا يسقط الجسم
وعندما يحاول العداء تحويل الاتجاه أو الجرى فى الاتجاه المضاد , الجسم 180 درجه ميل الجسم للخلف يعتبر الخطوه الاولى لتحقيق ذلك , وذلك لايقاف حركه الجسم للامام ثم البدء فى اداء الميل ولكن للامام لاعاده اكتساب الجسم السرعه المطلوبه فى الاتجاه المضاد , والمقصود بميل الجسم هو وضع القدم الاماميه بالنسبه لخط الجاذبيه , ولكن يجب مراعاه ان زياده مد الرجل الحره للامام وميل الجسم بالنسبه لوضع القدم قد لا تؤدى الى تحقيق ايقاف حركه الجسم او تغيير الاتجاه , وقد يؤدى ذلك الى الانزلاق رجل فى اتجاه خطى مع نفس اتجاه كميه
ومبدأ التوازن المطلوب فى مثل هذه الحالات من زياده او تقليل سرعه الجسم يمكن صياغتها على النحو التالى لتحقيق الحد الاقصى من الثبات فى الحركه فانه يجب زياده مساحه قاعده الارتكاز فى اتجاه كميه الحركه وفى اتجاه الزياده او التقليل المطلوب لسرعه الجسم .
وكلما زادت كميه الحركه تطلب ذلك زياده مساحه قاعده الارتكاز فى هذا الاتجاه , وكلما زادت الحاجه او زياده الحاجه الى زياده او تقليل سرعه الجسم تطلب ذلك زياده مساحه القاعده فى نفس الاتجاه , وكلمه الاتجاه هذا يقصد بها الزياده او النقص .