ارتداد (فيزياء)

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
مدفع قديم كانت تستعمله البحرية ، وهو يرتد مسافة قليلة عند اطلاقه.

ارتداد في الفيزياء وعلم الحركة (بالإنجليزية :recoil) ردة عكسية تحدث مثلا للمدفع عند انطلاق القذيفة ، أو الردة العكسية للمسدس عند أطلاق الرصاصة. ويكون اتجاه الحركة في عكس اتجاه انطلاق القذيفة وتسريعها.

تحدث تلك الظاهرة في حياتنا اليومية كثيرا حيث أن لكل فعل ردة فعل مساري له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. فعندما نلعب البلياردو نلاحظ ردة الفعل على كرة البلياردو ، كذلك يحدث ذلك للذرات في والجزئيئات في الغازات وفي الحالة السائلة والحالة الصلبة. وعندما تطلق نواة ذرة اليورانيوم جسيم ألفا بسبب نشاط اليورانيوم الإشعاعي فإن النواة تعاني ردة عكسية أي بعطس اتجاه انطلاق جسيم ألفا الخارج منها.

ردة البندقية عند اطلاقها[عدل]

للردة في الفيزياء زخم الحركة p_R ويكون زخم حركة البندقية عن إطلاق القذيفة مساويا لزخم حركة القذيفة وزخم الغاز المندفع مع القذيفة طبقا لقانون انحفاظ الزخم الخطي. ويسب زخم القذيفة بأنه خاصل ضرب كتلة القذيفة m_G في سرعة القذيفة v_0 عنجد فوهة البندقية ، أي أن :


p_R=m_G\cdot v_0

ويصعب حساب زخم الغاز المنطلق (البارود) من البندقية ولكن يمكن تعيينه عمليا. ولحساب زخم البارود بالتقريب فيمكن إضافة نصف كمية البارود إلى كتلة القذيفة.

سرعة ارتداد البندقية v_R يمكن حسابها بتطبيق قانون انحفاظ الزخم الخطي من حاصل ضرب كتلة القذيفة m_G في سرعتها عند الانطلاق v_0 والنسبة بين كتلة البندقية إلى كتلة القذيفة:

 v_R=\frac{m_G\cdot v_0}{m_W}
اطلاق الرصاصة وارتداد المسدس.

ويمكننا حساب طاقة حركة القذيفة والغاز المنطلق من البندقية المعتمدة على سرعة الانطلاق ، وتعيين طاقة ارتداد البندقية باستخدام النسبة بين كتلة القذيفة والغاز إلى كتلة البندقة نفسها.

يمكن حساب طاقة حركة الارتداد W_R :

 W_R=\frac {m_W \cdot v_R^2}{2}

ومنها نستنتج أنه كلما صغرت كتلة القذيفة التي تنطلق بسرعة معينة من البندقية كلما صغرت طاقة ارتداد البندقية.

ويمكننا معرفة قوة الارتداد F_R فهي تعادل قوة التسريع F_B التي تؤثر على القذيفة والغاز المنطلق. وقوة التسريع هي حاصل ضرب كتلة القذيفة m_G وعجلة التسريع a:

F_R=F_B=m_G \cdot a

ويمكننا حساب تسريع القذيفة بمعرفة سرعة خروجها من فوهة البندقية v_0 وطول اسطوانة البندقية s:


a=\frac {v_0^2}{2 \cdot s}

يتسبب ضغط الغاز الناتج عن البارود في توليد قوة الارتداد. وتؤثر تلك القوة لمدة قصيرة على البندقية حيث يعتمد تغير مسيرة قوة الارتداد على تغير ضغط الغاز بعد اشتعال البارود في ماسورة البندقية.

استخدام الارتداد للدفع النفاث[عدل]

تستخدم قوة الارتداد في دفع المحرك النفاث والمحرك الصاروخي حيث يخرج الغاز الساخن بضغط عالي إلى الخلف دافعا الطائرة النفاثة أو الصاروخ إلى الأمام. وتحسب قوة الارتداد F_R كحاصل ضرب معدل حرق الوقود في النفاثة (\dot m_l) في سرعة خروج الغاز (v).

F_R=\dot m_l \cdot v

الارتداد في الفيزياء الذرية والفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات[عدل]

قوانين انحفاظ الزخم الخطي وبقاء الطاقة تنطبق على النظم الفيزيائية التي تصفها ميكانيكا الكم كما أنها تنطبق على نظم الميكانيكا التقليدية المعروفة في علم الحركة. فعلى سبيل المثال عندما تصدر نواة ذرية شعاع جاما فلا ينطلق الشعاع أو الفوتون حاملا كل الطاقة المتحررة من النواة وإنما يتسبب جزء من تلك الطاقة في تحريك النواة في الاتجاه العكسي لانطلاق الشعاع (أنظر تأثير موسباور).

تستغل ارتداد الجسيمات عند تصادمها أيضا في تصنيع عدادات النيوترونات.فمثلا من الصعب قياس النيوترون بواسطة غرفة تأين لأن النيوترون متعادل كهربيا ولا يحدث تأين في غاز العداد ونتحايل على ذلك بالسماح للنيوترونات التصادم مع مادة تحتوي على الهيدروجين فعند تصادم النيوترون بذرة هيدروجين يرترد بروتون من التصادم ، ونظرا لأن البروتون ذو شحنة موجبة فهو يسبب تأين الوسط وبذلك يمكن قياس النيوترون الذي دخل المكشاف وكذلك قياس طاقة حركته بطريقة غير مباشرة (أنظر عداد نيوترونات).

ارتداد عند الجري والقفز[عدل]

عضلات جسم الإنسان والحيوان مرة وهي تعمل بتقلصها ثم انفرادها ، فعند القفز مثلا يدفع الإنسان الأرض بقدمه إلى الخلف فيندفع إلى الأمام أو عاليا. هذا من الارتداد. كذلك عندما يوجه الملاكم لكمة إلى رأس غريمه فإنها ترتد بشدة وقد تصيبه بالضربة القاضية.

أنظر أيضا[عدل]