الفيزياء في ألعاب الكرة

[ابو يوسف]

السلام عليكم

يظهر الشكل الان بوضوح

جزاك الله كل خير اختي الكريمة امان

'>

[alaa althaher]

الاخت امان
اود حقيقة ان اشكرك على هذا العرض الرائع يا نيوتن المستقبل ...
ومبروك تخرجك من الجامعة وعقبال الدكتوراة ...  

[aman]

السلام عليكم ..
أخي أبو يوسف بوركت وحياك الله دائما '>

اقتباس

الاخت امان اود حقيقة ان اشكرك على هذا العرض الرائع يا نيوتن المستقبل ... ومبروك تخرجك من الجامعة وعقبال الدكتوراة ...

الأخت الاء أهلا وسهلا بك

ألا ترين نيوتن قد شاب منذ الصغر ..ماذا تبقّى للمستقبل '>

بارك الله فيك وجزاك الله كل الخير '>

[aman]

السلام عليكم
3- الركض في مكان (ملعب) واسع:
عنما يركض اللاعبون في ملعب كبير سيستطيعون الحصول على قيمة أعلى للزخم . لأن الزخم عبارة عن الكتلة مضروبة في السرعة، وكلما كان المكان أكبر كان هناك مجال لزيادة سرعة اللاعب .
 من الممكن للاعبين كتلهم مختلفة أن يحصلوا على نفس الزخم إذا ركضوا بسرعات مختلفة فعلى سبيل المثال إذا كان لاعبنا يريد الحصول على زخم مقداره  

p = mv = (98 kg)(9.8 m/s) = 960 kg-m/s

فسيحصل لاعب كتلته  125 كغم على نفس الزخم إذا ركض بسرعة مقدارها 7.7متر /ث .

 الزخم مهم للتوقف ولسد الطريق على الخصم



التغطية على الخصم( في كرة القدم الأمريكية)
وهذه صورة اللعبة




يعتمد لاعبوا التغطية على ثلاثة مبادئ أساسية في الفيزياء:
1- الدفع .
2- حفظ الزخم
3- الحركة الدورانية


عندما يلعب أحد اللاعبين في مساحة واسعة ، لنفرض أن زخمه 960كغم - م /ث. لإيقافه - تغيير قيمة الزخم عنده - يجب أن يؤثر المهاجم  بقوة دفع في الاتجاه المعاكس .

الدفع ناتج عن القوة المطبقة والزمن على هذه القوة المطبقة  (الدفع=القوة *الزمن) . لأن الدفع عبارة عن حاصل ضرب كميتين كالزخم .. نفس الدفع نستطيع تطبيقه إذا غير أحدهم القوة المطبقة أو الزمن المطبق على الدفع .

إذا أراد المهاجم قطع الطريق على اللاعب الجاري يجب أن يطبق قوة دفع مقدارها 960 كغم -م/ث. إذا كانت هذه العملية تتم في 0.5 ث فالقوة المطبقة ستساوي

القوة =الدفع/الزمن  =(960كغم-متر/ثانية)/(0.5 ثانية) =1921 نيوتن

 
إضافة إلى ذلك إذا زاد المهاجم الزمن سيحتاج قوة أقل لإيقافه.

عندما يحدث اصطدام بين اللاعبين وعندما لا تكون هناك قوة خارجية غير قوة الاصطدام نفسها سيكون الزخم الكلي لللاعبين نفسه قبل وبعد الاصطدام -- وهذا هو مبدأ حفظ  الزخم  '>



لنبحث في ثلاث حالات للاصطدام:
1- زخم المهاجم يساوي زخم اللاعب الذي يحمل الكرة.
2- زخم المهاجم أكبر من زخم اللاعب
3- زخم المهاجم أقل من زخم اللاعب.
للتسهيل سنفترض أن التصادم مرن (أي ان اللاعبين لن يبقوا متصلين بعد الاصطدام).
1- إذا كان لهما نفس الزخم سيتقابل اللاعبان وسيتوقفان الاثنان عند نقطة الالتقاء

2- إذا كان لحامل الكرة زخم أكبر من المهاجم سيدفعه الى الخلف ويجري بالكرة .
3- وإذا كان لحامل الكرة زخم أقل سيستطيع المهاجم دفعه وأخذ الكرة منه.

في حالات كثيرة  المهاجم يمسك بحامل الكرة وهنا يكون الاصطدام غير مرن.
الشكل العام للمعادلات سيكون تقريبا كالشكل السابق لكن في الحالتين الثانية والثالثة ستنخفض السرعة. لماذا؟   لأن الزخم الجديد بعد التصادم سيكون ناتج عن كتلة أكبر

والآن لندرس ماذا يحدث في عملية الهجوم

عملية الهجوم:

غالبا يخبر المدربون اللاعبين ليهاجموا لاعبي الخصم البطيئين وسيستفيدون كثيرا من ذلك
لنر ما هي هذه الفائدة   '>
بعد ملاحظة هاتين الصورتين






عنما يهاجم اللاعب لاعبا بطيئا لن يحتاج إلى بذل قوة كما سيفعل لو هاجم لاعبا سريعا
لأنه عند مهاجمة اللاعب البطيء سيكون بعيدا عن مركز كتلته كما في الشكل الأول.  

لنفرض أن كتلة اللاعب تتركز في نقطة تسمى مركز الكتلة. في الرجال يكون مركز الكتلة فوق الخصر قليلا أما في النساء فالواقع العكس - أقرب إلى الورك

تدور كل الأجسام  بسهولة حول مركز كتلتها لذا إذا طبقنا قوة على جانبي مركز الكتلة الجسم سيدور وستسمى هذه القوة الدورانية تسمى العزم وهي عبارة عن حاصل ضرب القوة المطبقة والمسافة من مركز الكتلة لنقطة تطبيق القوة
لأن العزم عبارة عن حاصل ضرب
استطيع تطبيق نفس العزم على الجسم من مسافات مختلفة بتغيير القوة  المطبقة
وهذا ما سيقودنا إلى معرفة أن قوة أقل لمسافة أبعد ستعطي نفس العزم عند تطبيق قوة أكبر على مسافة أقرب من مركز الكتلة
إذن مهاجمة لاعب يجري بسرعة بطيئة (نكون بعيدين عن مركز الكتلة ) سيحتاج قوة أقل من مهاجمة اللاعب السريع

أيضا اللاعب المهاجم سيكون مركز كتلته قريبا من الارض لذا سيكون من الصعب على اللاعب الآخر مقاومة حركتة بل سيخضع له ..لذا سوف لن يسمح له بالدوران وسيقف

[aman]

السلام عليكم ..
هذا هو الجزء الأخير والأمتع في موضوع الفيزياء في ألعاب الكرة ..



هذه الصورة هي صورة اللاعب البرازيلي روبيرتو كارلوس في بطولة 1998 ضد فرنسا.


لقد كانت تلك الركلة الفريدة ( كركلة الكابتن رابح -الهابطة الملتفة    ) كانت هي السبب في قيام الدراسات العالمية لفيزياء كرة القدم  

كيف تمت ضربة الجزاء هذه؟

 وضع كارلوس الكرة على بعد 30 متر من الهدف الى اليمين قليلا، ضرب الكرة إلى اليمين بحيث تجاوزت حائط المدافعين أولا وبعد متر تقريبا أصبحت وكأنها تدور وكأنها أكثر من كرة. حارس المرمى دهش ثم بطريقة سحرية (فيزيائية    ))  دارت الكرة الى اليسار ودخلت الزاوية اليمنى العليا من المرمى وسط دهشة الجمهور .


كما يبدو أن كارلوس تدرب على هذه الركلة كثيرا وعرف كيف يقوس الكرة ويضربها في سرعة معينة ( من المؤكد أنه لم يعرف كل أسرار الفيزياء في هذه الضربة الفيزيائية  '>  )

أما عن تفسير التقوس أو الانحناء فالسبب هو (مبدأ برنولي) الذي يقول بأنه عند تأثير قوتين مختلفتين على جانبي الكرة سينحني مسار الكرة وستحلق بجوار حارس المرمى لتستقر في شباكه وهو مذهول  

إليكم الشرح:

لنعتبر أن الكرة تدور حول محور عمودي على تدفق الهواء عبرها كما في الشكل




حركة الهواء فوق الكرة أسرع من حركة مركز الكرة ومحيط الكرة يتحرك بنفس الاتجاه. طبقا لمبدأ يرنولي سيحدث تأثير معاكس على الجانب الآخر للكرة حيث يتحرك الهواء أبطأ من مركز الكرة .. سينشأ عدم توازن في القوى وستنحرف الكرة (كما قال العالم الكبير ثومبسون عام 1910(ستتبع الكرة أنفها) ).






ركل كارلوس الكرة من خارج قدمه اليسار لتبدأ الكرة بالدوران عكس عقارب الساعة دارت الكرة بسرعة 10 دورات / ثانية. المنطقة التي ضرب الكرة منها في قدمه سمحت له بضربها بقوة كبيرة (سرعتها تقريبا110 كم /ساعة ) كان تدفق الهواء كبيرا على سطح الكرة  مما سبب بعض الإعاقة لها .. عنما مرت الكرة عن الحائط الدفاعي بدأت سرعتها تقل حتى سيطرت قوة دفع الهواء عليها وجعلتها تنحرف باتجاه المرمى مما أسعدنا نحن الفيزيائيين  '>


الأبحاث الحالية على حركة الكرة

هناك أكثر من بحث يدرس حركة الكرة أثناء طيرانها فمثلا العالمة Stanley Plagenhof في جامعةِ ماسوشوستس في الولايات المتّحدة تدرس طريقة ضرب الكرة مهملة تأثيرات القوى الخارجية كمقاومة الهواء وتقوم العالمة Elizabeth Roberts و مع فريق عمل في جامعة   Wisconsin بعمل دراسات على طريقة ضرب الكرة بوجود وتأثير العوامل والقوى الأخرى.


ظهرت بعض نتائج هذه الأبحاث مع بقاء العديد من التحديات والعقبات في طريق العلماء. إحدى هذه العقبات صعوبة قياس حركة الإنسان الطبيعي لأن حركات الإنسان متقلبة وتعتمد على الكثير من العوامل.

قام فريق عمل تي اي تي اي من اليابان بعمل دراسات حسابية بالطرق التقليدية لحساب قوة ضرب اللاعب والتحكم بها . فأنشؤوا لاعبي كرة قدم افتراضيين ووقتوهما على الحاسوب وهاهم يعملون عليهما الى الان.

طبعا الموضوع توسع كثيرا وبدأت دراسات في نوعيات وتصاميم الأحذية الرياضية وكيفية ضرب الكرات والتحكم بقوة دفع الهواء  وووو...........

أتمنى أن تكونوا قد حققتم فائدة من موضوعي     '>  وأنا بانتظار انتقاداتكم ..فهذا أول موضوع مترجم لي  

جزاكم الله خيرا لحسن المتابعة
أختكم
أمـــــــــــان

[جنين]

ماااااااااااشــــــــــاء الله ,, شكل الموضوع ممتع ...

إطلعت على نصفه ولكني تعبت اليوم >>>>>>> وذلك لأني اليوم قدمت من السفر , ولااا أنا دائماً نشيطة  '>

 بإذن الله سأكمله غداً..

                    بحفظ الله ,, وجزاك الله كل خيـــــــــــر..

                                                    والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته.

[aman]

حمدا لله على السلامة ... جنين


أين هدايااانا   '> '>


أنا بانتظار قراءتك للموضوع وتعليقك  ؟ '>

[بوزترون]

السلام عليكم ،
أختنا أمان جزاكِ الله خيرا ..
الموضوع غاية في المتعة ، إذ أنه يرتبط بأكثر الألعاب انتشارا
و إن كان ما قبل الجزء الأخير من الموضوع قد ارتبط بكرة القدم الأمريكية
إلا أن هناك جوانب عديدة تربطها ( فيزيائيا ) بكرة القدم ، مثل اللحاق بالخصم أو كل ما يتعلق بكمية الحركة ( الزخم ) لللاعبين ، و قذف الكرة لتصل إلى أبعد مسافة ، و غير ذلك ...
أما روبيرتو كارلوس و هدفه المعروف في مرمى فرنسا ، فهو بحق الجزء الأمتع بالنسبة لي ..

على أية حال ، لقد كان اختيارك للموضوع جدُّ موفق ، و الترجمة لا غبار عليها ، فأحسنتِ

و كم أتمنى أن تتوسعي في موضوع كرة القدم الشعبية ، فهناك أمور فيها تستحق الدراسة
، فعلى سبيل التمثيل : الكرات الرأسية ( و كنت قد سمعت عن دراسة تمت على الضربات الرأسية لللاعب الألماني - نسيت اسمه - الذي سجل الأهداف الرائعة في المرمى السعودي ! في كأس العالم 2002 م ) ، كذلك تثبيت الكرات ( بمعنى كيف يتقتن اللاعب تثبيت الكرة التي تصطدم برجله بحيث إنها لا ترتد ، حيث إنه يجعل الكرة تلمس قدمه أكبر زمن ممكن )
و غير ذلك الكثير من الأمور الشيقة التي نتمنى أن نقرأ عنها موضوعا كهذا الموضوع الجميل الذي يستحق ( في نظري ) أن يكون الموضوع المميز .

في الختام ،
أسأل الله أن يوفقنا جميعا لما يحب و يرضى و أن يعلمنا ما ينفعنا و ينفعنا بما علمنا ،
و سبحان الله الذي علم الإنسان ما لم يعلم .

تحياتي للجميع
بوزترون

[جنين]

الله يسلمك ويسمنك  '>

اقتباس

أين هدايااانا

ماوصلتك هديتك ؟!؟! يبدوا أنها أعجبت ساعي البريد  

اقتباس

أنا بانتظار قراءتك للموضوع وتعليقك

في الحقيقة الموضوع ممتع,  وأكثر ما أعجبني  الجزأين الأخيرين لموضوعك  ,,,
مركز الكتلة ( والمعلومة الجديدة بالنسبة لإختلاف مركز الكتل للمرأة عن الرجل) >>>> ولكن السؤال هنا عندما يمسك لاعب الهجوم اللاعب البطيء أو السريع , فهذا يعتمد على الصدفة كيف إستطاعوا تحديد أنه سوف يكون بعيد عن مركز الكتلة للمهاجم وأن مركز االكتلة للمدافع سوف يكون قريب من الأرض ( في حالة اللاعب البطيء)..نعم قد يكون اللاعب السريع أكثر إنحناءً إلى الأرض وذلك لكي يقلل عملية الإحتكك التي يتعرض لها بتالي تزيد من سرعته مما قد يؤدي إلى أن المهاجم  يكون قريب من مركز الكتلة الخاص به عند مهاجمته  ولكن ذلك لا يدل على تطبيق مفهوم العزم في الموضوع , وإنما في إعتقادي أن ذلك قد يكون وليد الصدفة , والسبب الرئيسي في الحرص على مهاجمة اللاعب البطيء هو الزخم ( كمية الحركة)..

أما رمية اللاعب الفرنسي ,, فأنا ماشية تماما إلى هذه الجملة

اقتباس

حركة الهواء فوق الكرة أسرع من حركة مركز الكرة

والتي يفهم منها سبب دوران الكرة حول نفسها بعدها أحس صار لي some thing missing  على قولتهم ..  حلقة مفقودة  '>

 كيف إختلفت سرعة الهواء في أعلى الكورة عن أسفلها إذا كان لها نفس الشكل ؟! حتى لو كان فيه حركة دورانية لإن هذه الحركة تحصل في الأسفل كما في الأعلى ,, لاااااا أهاااااا عرفت إتجاه حركة دوران الكرة هو السبب ففي الأعلى  يكون إتجاه الدوران مع إتجاه الهواء لذلك تزيد سرعته عنه في أسفل الكرة حيث يكون إتجاه دوران الكرة  في الأسفل عكس إتجاه الهواء لذلك هو أبطأ >>>>>> ما رأيك تفسير مقنع أم لا...
  
وأخيراً جزاك الله خيراً.. ورزقك على قدر نيتك..

                                    وأتمنى لو تذكري المصدر الذي تمت منه الترجمه..

                      والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته..

على فكرة قد غيرتي لدي معلومة ,,( وذلك في الرد الأخير من الصفحة الأولى) حيث أن الذي أعلمه أن الإشارة السالبة لتسارع تعني أن الجسم تباطئ ولا تعني أن إتجاهه تغير, وذلك يتضح عندما ننظر إلى أننا عاملناه على أساس أن السرعة النهائية صفر  بتالي فإن معدل تباطئه هو 19.6 في الثانية.. ورغم ذلك مازلنا  نستطيع الإستفادة من رد فعل الأرض على الجسم حيث أنها تقلل من عملية إحتكاكه وإعادة سرعة إنطلاقه وتسارعه..

أعتـــــذر للإطالة , ولكني أردت أن أعطيك التعليق الذي تشعري معه أني تأملت في موضوعك بأقصى قدر أستطيعه..

                             وشكراً لكِ.
                                              والسلام عليكم..

[shbely2004]

ما شاء الله تبارك الله موضوع أكثر من رائع أختي الكريمة أمان

آسف جداً لتأخري في الرد وذلك لانشغالي في الأيام السابقة .

شكراً جزيلاً لك على إبداء هذه المعلومات الفيزيائية والشكر
موصولاً لكل من ساهم بمشاركته الفعالة في هذا الموضوع
وفي مقدمتهم أخينا الأستاذ أبو يوسف وفقه الله .

ملاحظتي هي :
كيف لا تؤثر الجاذبية على اندفاع وسرعة الكرة بالشكل الأفقي
حتى وإن قال ذلك ( نيوتن ) .

تحياتي ،، .

[aman]

أهلا أخي الكريم بوزترون

اقتباس

و كم أتمنى أن تتوسعي في موضوع كرة القدم الشعبية ، فهناك أمور فيها تستحق الدراسة ، فعلى سبيل التمثيل : الكرات الرأسية ( و كنت قد سمعت عن دراسة تمت على الضربات الرأسية لللاعب الألماني - نسيت اسمه - الذي سجل الأهداف الرائعة في المرمى السعودي ! في كأس العالم 2002 م ) ، كذلك تثبيت الكرات ( بمعنى كيف يتقتن اللاعب تثبيت الكرة التي تصطدم برجله بحيث إنها لا ترتد ، حيث إنه يجعل الكرة تلمس قدمه أكبر زمن ممكن )

 .. إن شاء الله سأقوم بذلك ولكن يجب أولا أن أفهم لعبة كرة القدم  

يعني ( متخصصة فيزياء في كرة القدم ولا أعرف شيئا عن اللعبة    ) مش حلوة '>

جزاك الله خيرا على الملاحظة  '>  وسأبدأ بالبحث في الموضوع .. شكرا جزيلا لك أخي '>

[aman]

الغالية جنين

اقتباس

ولكن السؤال هنا عندما يمسك لاعب الهجوم اللاعب البطيء أو السريع , فهذا يعتمد على الصدفة كيف إستطاعوا تحديد أنه سوف يكون بعيد عن مركز الكتلة للمهاجم وأن مركز االكتلة للمدافع سوف يكون قريب من الأرض ( في حالة اللاعب البطيء)..نعم قد يكون اللاعب السريع أكثر إنحناءً إلى الأرض وذلك لكي يقلل عملية الإحتكك التي يتعرض لها بتالي تزيد من سرعته مما قد يؤدي إلى أن المهاجم  يكون قريب من مركز الكتلة الخاص به عند مهاجمته  ولكن ذلك لا يدل على تطبيق مفهوم العزم في الموضوع , وإنما في إعتقادي أن ذلك قد يكون وليد الصدفة , والسبب الرئيسي في الحرص على مهاجمة اللاعب البطيء هو الزخم ( كمية الحركة)..

الموضوع ليس كما فهمتيه فاللاعب السريع واللاعب البطيء كلاهما عندهما نفس الارتفاع لمركز الكتلة عن الأرض ولكن المهاجم عندما يقفز على اللاعب السريع يكون مركز كتلته مرتفعا أكثر مما لو كان يقفز على البطيء ( لك أن تتخيلي الوضع)

اقتباس

والسبب الرئيسي في الحرص على مهاجمة اللاعب البطيء هو الزخم ( كمية الحركة)..

الزخم هو عبارة عن حاصل ضرب الكتلة في السرعة المتجهة وهذا يختص بالجسم نفسه
أما العزم كما ذكرت سابقا فهو عبارة عن حاصل ضرب القوة المطبقة (على الجسم ) من قبل المهاجم في المسافة فكلما قلت المسافة بن مركزي الكتلة زادت القوة وكلما زادت المسافة قلت القوة .. أليس كذلك ؟ '>

اقتباس

كيف إختلفت سرعة الهواء في أعلى الكورة عن أسفلها إذا كان لها نفس الشكل ؟! حتى لو كان فيه حركة دورانية لإن هذه الحركة تحصل في الأسفل كما في الأعلى ,, لاااااا أهاااااا عرفت إتجاه حركة دوران الكرة هو السبب ففي الأعلى  يكون إتجاه الدوران مع إتجاه الهواء لذلك تزيد سرعته عنه في أسفل الكرة حيث يكون إتجاه دوران الكرة  في الأسفل عكس إتجاه الهواء لذلك هو أبطأ >>>>>> ما رأيك تفسير مقنع أم لا...

بلى مقنع  '>
أما عن مصدر الترجمة .. فقد استخدمت موقعين وها هما

موقع الجزء الأخير ( ضربة كارلوس)


الفيزياء في كرة القدم

وحياك الله دائما جنين  '>

[aman]

أهلا أخي شبيلي

اقتباس

آسف جداً لتأخري في الرد وذلك لانشغالي في الأيام السابقة .

خذ راحتك أخي .. لا مشكلة أبدا '>

اقتباس

شكراً جزيلاً لك على إبداء هذه المعلومات الفيزيائية والشكر موصولاً لكل من ساهم بمشاركته الفعالة في هذا الموضوع وفي مقدمتهم أخينا الأستاذ أبو يوسف وفقه الله .

أضم شكري إلى شكرك أخي الكريم ... أعاده الله للمنتدى عما قريب بأحسن حال  

اقتباس

ملاحظتي هي : كيف لا تؤثر الجاذبية على اندفاع وسرعة الكرة بالشكل الأفقي حتى وإن قال ذلك ( نيوتن ) .

إذا أغفلنا مقاومة الهواء، فإن الكرة لا تؤثر فيها أية قوة في الإتجاه الأفقي (ق سΣ = صفر)، لذا فإن الكرة ستستمر في حركتها بسرعة منتظمة (أي ثابتة المقدار والإتجاه) في الإتجاه الأفقي. ورغم أن قوة الجاذبية الأرضية تؤثر في الكرة إلا أنه ليست لها مركبة في الإتجاه الأفقي فكما تعلم أن هذه القوة (والتي أطلقنا عليها إسم الوزن) تؤثر دائماً في إتجاه عمودي على سطح الأرض. وعليه فإن هذه القوة لا تؤثر في الحركة الأفقية للكرة.


ولكننا نلاحظها في المحصلة (محصلة السرعتين العمودية والأفقية)  كما في الشكل  



لا أدري ما الذي حول كرتنا لهذا الكائن    '>  على كل حال .. طول الأسهم في الشكل يدل على مقدار السرعة هل هي متزايدة ، متناقصة أم ثابتة

شكرا لك أخي الكريم

[shbely2004]

أرجو التوضيح أكثر لكي نزدادُ علماً

اقتباس

لذلك فإن السرعة الأفقية ستظل ثابتة ومساوية للسرعة الأفقية الابتدائيةVH إلى أن تصطدم بشيء ما.

وفقاً لرأي المتواضع :
إن كان إنطلاق الكرة على هذا النهج فإنه في هذه الحالة
نستبعد قوة الجذب لإن سرعة الكرة الأفقية ثابتة .

وبما أن أي جسم ما له سرعة ثابتة ومحددة دون تغيير ثم انطلق سواء عمودياً أم أفقياً
فإنه حتماً ينتهي سيره حيثما بدأ إنطلاقة .
لكن هذا لا ينطبق على ذلك الاقتباس بشأن الكرة .

تحياتي ،، .

[aman]

عذرا أخي .. لم انتبه في سؤالك السابق أن المطلوب كان هو السرعة الأفقية فقط .. وها قد عدلت ردي السابق ..

شكرا لك مرة أخرى .. وإن كن هناك لبس في الموضوع فأنا بانتظار أسئلتك '>