الرأسي – الأسفل – الرأسي – الأفقي. … كلها جهات نسبية

سنتحدث في هذا المثال عن نسبية الجهات …أقصد نسبية الأسفل والأعلى …أو الأفقي والرأسي…

على سبيل المثال فإننا نقول: سقط جسم إلى أسفل … قذف جسم إلى أعلى … مستوى أفقي وأخر عمودي … ماذا نعني بذلك كله؟ إن الأسفل مرتبط بأذهاننا بسقوط الأجسام على الأرض فاتجاه السقوط هو الأسفل، وعكسه هو الأعلى … وكلاهما في المستوى الرأسي.. أليس كذلك؟

دعنا نطرق الموضوع من زاوية أخرى … إن الأسفل هو في الواقع الاتجاه الذي يسلكه جسم (أفلت) ليتحرك بحرية على أرضنا وهو هنا اتجاه الجاذبية، أما الأعلى فهو عكس هذا الاتجاه، ويكون الرأسي هو الموازي لخط عمل الجاذبية ويتعامد عليه الاتجاه الأفقي.

لنتصور أنك الآن في السيارة التي بدأت تتحرك في منعطف حاد إلى اليسار في الوقت الذي أفلت القلم فيه من يدك … ترى إلى أي اتجاه يتحرك هذا القلم؟ لن يكون عسيراً أن تجيب … إنه يتحرك إلى اليمين، نعم … إلى اليمين، ويجب   بناءً على تعريف الأعلى والأسفل أن نقر بأن هذا الاتجاه هو الأسفلبالنسبة للوضع الجديد لأن أي جسم سائب سوف يتحرك الآن نحو اليمين…

الجهات إذن تتأثر بالحركة النسبية … ولذا يمكن أن نقول بمفهوم الجهات النسبية، فالأعلى بالنسبة لإنسان يقف على سطح الأرض أو يتحرك بسرعة منتظمة في خط مستقيم يغاير الأعلى بالنسبة لآخر يتحرك على محيط دائرة مثلاً أو في سيارة تتسارع … بدأنا نتشوش… وربما بدأنا نتشوق … لنرى أيا منهما أقرب لنا…

دعنا نناقش فيما يلي ما يحس به الركاب في حافلة تتحرك بتسارع ثم بسرعة منتظمة وأخيراً بتقصير تسارع سالب أو بالأحرى تباطؤ.

فعندما تبدأ الحافلة حركتها للأمام بتسارع a بالنسبة للأرض فإننا نكتب مثلا: ABE = a ويكون التسارع النسبي APE الذي يتحرك به أي جسم شخص مثلافي الحافلة بالنسبة للأرض هو:

APB = APE + AEB

ومنها:

APB = APE – ABE

ولكن يجب ان ننتبه … إن تسارع الجسم بالنسبة للأرض باعتباره حر الحركة سيكون لأسفل بمقدارg تماما … وهي عجلة السقوط الحر…يعني APE=g لأسفل (يعني بإشارة سالبة بالنسبة للمحور الرأسي)

وبذلك تكون محصلة التسارع كالتالي:

APB = -g j + a i

حيث i،j تعني متجهي الوحدة باتجاه اليمين والرأسي (السيني والصادي) …وتكون المحصلة كما هي بالشكل هنا:

أي ان الحجر لو وقع الآن فسوف يتحرك بقوة مقدارها الكتلة × التسارع لكن ليس للأسفل بل باتجاه يميل بزاوية ما على الأفقي (يمكنك حسابها من ظل الزاوية) … إن هذا الاتجاه الذي يسقط إليه الحجر الآن هو الأسفل الظاهري أليس كذلك؟ إنه يتوافق مع تعريفنا للأسفل … وهذا يعنى أن خط الأسفل ـ أعلى أصبح الآن باتجاه هذه المحصلة، وعليه فإن الشخص يجب أن يقف موازيا لهذا الاتجاه لكي يتمكن من تمالك نفسه ثابتاً على أرضية الحافلة، وبمعنى آخر فإن هذا الشخص الذي يقف على الأرضية سوف يميل بسهولة إلى الخلف بزاوية على الرأسي (الظاهري) الأمر الذي يساعد في وقوعه على ظهره إن لم يتشبث، وهذا معنى الإحساس بالاندفاع للخلف والأسفل  .

والآن تصبح سرعة الحافلة منتظمة ليتلاشى معها التسارع وبذلك فإن التسارع المحصل يؤول إلى تسارع الجاذبية الأرضية وسوف يقف الشخص في الحافلة بكل راحلة معتدلا

وإذا بدأت الحافلة بالتقصير (تسارع في اتجاه x  السالب)، فإن الوضع يبدو معكوسا أي:

APB = – g j + a i

وسوف تكون الاتجاهات بالعكس تماما (ارسم رسما بنفسك وتأكد)، ومنه نجد أن الرجل يجب أن يميل بجسده إلى الوراء ليتفادى ( السقوط ) باتجاه الأسفل الظاهري، ولو قدر أن أرضية هذه الحافلة قد صممت مائلة بحيث تتعامد مع اتجاه (الأسفل ـ أعلى) الظاهري فلن يجد الراكب صعوبة في الوقوف مطمئناً عندما يضغط السائق على الفرامل.

وهذا ما يفسر أننا عندما يضغط السائق على الفرامل فإننا ننأى بأجسامنا للخلف لنكون موازين للخط الذي يمثل العمود الظاهري (أعلى أسفل) وبذلك نتلافى السقوط والوقوع على وجوهنا…