صندلي خود را جابجا کنيم!

نگاهي متفاوت به حل مسائل
تپه اي را در نظر بگيريد.فرض کنيد، توپي را از بالاي اين تپه رها کرده ايم.تپه شکل منظمي ندارد و توپ در هر نقطه از اين مسير با سرعت متفاوتي در حال حرکت است، تا به پايين اين تپه برسد.بدست آوردن سرعت توپ در نقطه اي مشخص از اين تپه، خود معضلي است.
از ديد مکانيک نيوتني، توپ در هر نقطه داراي سرعت لحظه اي آن از طريق مشتق گيري، با توجه به شکل نامنظم تپه بسيار مشکل است و حل معادلات مربوط به آن چندين صفحه را سياه خواهد نمود.
حال، از منظري متفاوت به مسئله نگاه مي کنيم.توپ در بالاي تپه داراي انرژي پتانسيلي است که به ارتفاع تپه بستگي دارد.درطول مسير، توپ به دليل سرعتي که دارد، داراي انرژي جنبشي و پتانسيل است.که اين انرژي در پايين تپه به انرژي جنبشي تبديل مي گردد.جمع اين انرژي ها، به دليل اصل بقاي انرژي(1)، همواره عددي ثابت است.
طبق اصل بقاي انرژي، انرژي پتانسيل اوليه توپ (در بالاي تپه)با جمع انرژي پتانسيل و جنبشي توپ در هر لحظه برابر است.بيان رياضي اين قانون در مورد اين مسئله به صورت زير است: mgh+mv(2)(1/2)=mgH
که در رابطه بالا، Mجرم توپ، ثابت گرانش، ارتفاع اوليه توپ (ارتفاع تپه)، سرعت توپ در هر لحظه و ارتفاع توپ درهر لحظه است.
پس براي به دست آوردن سرعت لحظه اي توپ در هر نقطه ازتپه، بدون در نظر گرفتن شکل تپه، کافي است ارتفاع توپ ازسطح زمين را بدانيم.با اين نوع نگاه، حل چند صفحه اي اين مسئله به حل نيم خطي و به ساده ترين شکل ممکن تبديل مي شود.با اين توضيحات، در واقع يک مسئله داريم و براي حل آن دو نگاه متفاوت به آن، اولي، حل آن از طريق معادلات نيوتني و دومين نگاه ازطريق بقاي انرژي.
بحث را کمي تخصصي تر مي کنيم.کساني که الکترومغناطيس خوانده اند، در ابتداي آن، حتما به قانون گاوس(2)برخورد کرده اند.بارالکتريکي اي را فرض کنيد، که دراطراف خود ميدان مغناطيسي ايجاد مي کند.هنگامي که شکل بار الکتريکي از حالت نقطه اي و يا کره اي خارج است.بدست آوردن مقدار اين ميدان در نقطه اي مشخص از فضا، منوط به انتگرال گيري هاي پيچيده است، که حل آن شايد صفحات زيادي را پرکند، در حالي که بدست آوردن ميدان الکتريکي از طريق قانون گاوس، بسيار بسيار راحت تر خواهد شد.در اينجا نيز، يک نگاه جزء نگرانه و نگاهي ديگر نگاهي کل نگر است.
مشابه اين مثال ها درفيزيک بسيار زياد است.کافي است، صندلي خود را جابجا کنيم.تا به يک مسئله از زاويه اي ديگر بنگريم.از جابجا کردن صندلي خود نترسيد.گاهي با جابجا کردن آن، مسائل به قدري ساده تر مي شوند، که خود از حل آسان آنها تعجب مي کنيد.
يکي از راه هاي جابجا کردن صندليتان اين است که با خود فکر کنيد، اگر شما اولين کسي بوديد که به مسئله مورد نظر برخورد کرده است، چگونه آن را حل مي کرديد؟
شايد راه حل متفاوت شما، از راه حل هاي موجود براي حل آن مسئله، بهتر باشد!

توضيحات
 

1-انرژي نه توليد مي شود و نه نابود مي گردد، بلکه همواره از صورتي به صورتي ديگر تبديل مي شود.اين بيان به عنوان قانون بقاي انرژي معروف است.
2-قانون گاوس توضيح ميدهد که:شارالکتريکي خروجي از هر سطح محصور متناسب است با بار خالص داخل سطح:اين قانون توسط کارل فردريک گاوس در سال 1853 فرمول بندي شد ولي در سال 1867 منتشر گشت .
منبع :نشريه لذت فيزيک شماره 17