ضربه
نقشی كه ضربه در ورزش ایفا میكند بسیار جالب و ظریف است. وقتی در بازی بیس بال یكی از افراد با دستكش بزرگ و مخصوص توپ را میگیرد. دستكش ناحیه بزرگتری را برای جمع آوری توپ مهیا میكند و از همه مهم تر دست را در مقابل ضربه ایمن میكند.
دستكش از مادهای نرم و از الیاف به هم تنیده ساخته شده است. وقتی یك توپ به دستكش برخورد میكند، توپ بر روی بالش! مینشیند و متوقف میشود.
در هر دو حالت توپ متوقف میشود. فرض كنید كه توپ با تندیهای مساوی به دستكش چوبی و الیافی برخورد كند. در نتیجه تغییر اندازه حركت توپ در هر دو حالت یكی خواهد بود.
با این همه، در حركت دستكش چوبی، زمان تعامل بین توپ و دستكش كوتاه تر از دستكش واقعی خواهد بود.
از آنجا كه كوچكتر است (و ثابت است) بنابراین برای دستكش چوبی خیلی زیاد خواهد بود. این نیرو حتی ممكن است باعث بازگشت مجدد توپ و فاصله گرفتن از دستكش چوبی گردد.
برای دستكش واقعی زمان فعل و انفعال بین توپ و دستكش طولانی تر خواهد بود. بنابراین نیروی متوسط وارد به توپ كمتر میگردد. پس بازگشت توپ كمتر روی میدهد و دست فرصت خواهد داشت تا جمع شده و توپ را بگیرد. برای این كه این وضعیت بهتر پیش برود، معمولاً بیس بالیستها دستشان را كمی به عقب میبرند تا بدین وسیله زمان تعامل توپ و دست باز هم افزایش یافته و در نتیجه نیروی وارد بر دستشان كمتر گردد. از طرف دیگر با این كار فرصت كافی برای تصاحب توپ را نیز خواهند داشت.
در بسیاری موارد نیروی اعمالی در حین برخورد ثابت نبوده و شكل پیچیدهای به خود میگیرد. معمولاً اندازه نیروی در حین فشردگی (در یكدیگر) افزایش یافته و بر عكس در حین جدا شدن از هم از مقدار آن كاسته میشود.
البته برای اجسام سخت (مثل گلولههای فولادی) فشردگی در حد میكرومتر است. در چنین شرایطی ضربه را بر حسب نیروی متوسط محاسبه مینماییم. به طوری كه اگر نمودار نیرو بر حسب زمان داده شده باشد آنگاه اندازه ضربه را میتوان با روشهای نموداری به دست آورد. شكل زیر نیروی وارد در هنگام ضربه زدن به توپ را نشان میدهد.
قسمت سبز رنگ مساحت زیر نمودار را نشان میدهد در حالت كلی، مساحت زیر نمودار برابر مقدار ضربه میباشد.
با دقت در نمودار فوق در مییابیم كه در مدت 0/6s نیروی وارد بر توپ از ٠ تا 25N افزایش یافته است پس از آن كه توپ به حداكثر فشردگی رسید آن گاه در مدت 0/6s توپ از پا جدا شده و مقدار نیرو از ٢٥N به ٠ میرسد.
نمودار فوق زمان كل تعامل 1/2s را نشان میدهد. با به دست آوردن مساحت زیر نمودار مقدار ضربه محاسبه میشود بنابراین داریم:
پس توپ با ضربه ١٥N.S پرتاب میشود.
موضوع ضربه در حالتی كامل تر در فیلم زیر بررسی میشود.
خلاصه روش حل مسائل اندازه حركت در شكل زیر آمده است:
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا