القوة وأنواعها

بسم الله الرحمن الرحيم 

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته 

أهلا وسهلا بكم أعزاءنا القراء في موضوع علمي جديد من موضوعات العلم نور , موضوع اليوم بعنوان :

القوة وأنواعها

إن الذي يتسبب في حركة الأجسام الساكنة، ويزيد من سرعة الأجسام المتحركة أو يغير اتجاهها هو القوة؛ فلتحرك جسماً ساكناً أو تغير من سرعة جسم متحرك، فإنك تحتاج إلى التأثير فيه بقوة؛ حيث إن جميع الأنشطة اليومية التي نقوم بها يومياً تعتمد على القوة كاستخدام السيارة، وحمل الأمتعة وغيرها .

تعريف القوة : هي مؤثر خارجي يُغيّر من حالة الجسم من حيث الحركة أو السكون، فالقوة هي التي تجعل الجسم الساكن يتحرك و تُغير من مقدار سرعة الجسم المتحرك أو اتجاهها أو كليهما معاً، أو توقفه عن الحركة .

القوة هي المسبب الرئيس في تغيير الحالة الحركية للأجسام، (الحالة الحركية: هي حالة الجسم من حيث سكونه أو حركته)، وتُقاس القوة بوحدة نيوتن والقوّة عبارة عن كميّة فيزيائية متجهة، عند وصفها يجب تحديد المقدار والاتجاه، فعند تمثيل القوة بالرسم نُعبّر عن مقدارها بخطٍّ مستقيم يتناسب مع مقدار القوة، نُعبر عن اتجاهها بوضع سهم في نهاية الخط المستقيم .كما في الشكل التالي :

القوة هي كمية متجهة (لها مقدار واتجاه)، وتسبب في تعجيل الجسم بمقدار معين. أو ل من عرف القوة هو ارخميدس في القرن الثالث قبل الميلاد، ولكن إسحاق نيوتن علم بمبادئ القوة الرياضية في القرن 17. لذا تقاس القوى بوحدة تسمى "نيوتن".

حسب قانون نيوتن الثاني، لمعرفة القوة تستخدم المعادلة التالية

القوة = الكتلة × التسارع

F = ma

مثال :
إذا كانت لدينا كتلة 5 kg تؤثر عليها قوة ناتجة من جاذبية الأرض لها. وعلما بأن عجلة الجاذبية الأرضية 9.80 m/s 2، فيمكنك حساب قوة التجاذب بينها والأرض

قوة التجاذب = وزن الجسم = 9.8 × الكتلة

= 9.8 x 5 = 49 kg . m = 49 N

قوة التجاذب على الأرض هي أيضا ما نسميه الوزن.


أنواع القوة : 

1- قوة الجاذبية :

الجاذبية وتعرف أيضاً باسم الثقالة (بالإنكليزية: Gravity) هي ميل الكتل والأجسام للانجذاب والتحرك نحو بعضها البعض كما في الجاذبية بين الأرض والشمس.

فالوزن هو القوة التي تحدثها الجاذبية محدثة الانجذاب بين الأرض والجسم المعني وهي تساوي تسارع الجاذبية في كتلة الجسم. وكان أول من وضع نظرية للجاذبية هو الفيزيائي المعروف إسحاق نيوتن وبقيت هذه النظرية صامدة حتى تم استبدالها من قبل آينشتاين بنظرية النسبية العامة لكن معادلة نيوتن تبقى صحيحة وأكثر عملية عندما نتحدث عن حقول جاذبية ضعيفة كإرسال المركبات الفضائية والتطبيقات الهندسية الانشائية مثل بناء الجسور المعلقة.

انتشر مصطلح الجاذبية الأرضية مبكرا كون فكرة التجاذب كانت راسخة حسب النظرة النيوتنية ، لاحقاً انتشر مصطلحي الجاذبية كتعميم لظاهرة التجاذب بين أي جسمين، ومصطلح ثقالة المشتق من الثقل وهو أكثر دلالة على مفهوم النظرية النسبية للثقالة ( للجاذبية ) وليس هناك من أي تجاذب بين الأجسام. بشكل عام قد يكون من الأنسب استخدام مصطلح "جاذبية" في إطار الميكانيكا الكلاسيكية في حين يستخدم مصطلح "ثقالة" في إطار النظرية النسبية.

 

 






2- قوة الاحتكاك :
الاحتكاك هي القوة المقاومة التي تحدث عند تحرك سطحين متلاصقين باتجاهين متعاكسين و يكون بينهما قوة ضاغطة تعمل على تلاحمهما معا (وزن أحد الجسمين مثلا). وتنتج حرارة .

يحدث الاحتكاك بين المواد الصلبة، السائلة والغازية أو أي تشكيلة منهم.

والمفهوم الرياضي لقوة الاحتكاك هو حاصل ضرب القوة الضاغطة بين الجسمين في معامل الاحتكاك. قح = قض X µ حيث: قح: قوة الاحتكاك, قض: القوة الضاغطة بين الجسمين أو القوة العمودية على السطح الفاصل بينهما

معامل الاحتكاك، إما معامل الاحتكاك الساكن(س) أو معامل الاحتكاك الحركي(ح)

يعتبر الاحتكاك قوة تطبق في الاتجاه العكسي لسرعة الجسم. فمثلا إذا دُفع كرسي على الأرض نحو اليمين تكون قوة الاحتكاك متجهة إلى اليسار.

تنشأ قوة الاحتكاك بين الأجسام نتيجة وجود نتوءات وفجوات بين الأسطح فكلما كانت الأسطح ملساء كلما قلت تلك القوة. أثناء تحرك الجسم على السطح، تصطدم كل من النتوءات الصغيرة الموجودة عليه وذلك السطح، وحينئذ تكون القوة مطلوبة لنقل النتوءات بجانب بعضها الآخر. وتعتمد منطقة الاتصال الفعلي على القوة العمودية بين الجسم والسطح المنزلق. وتتناسب هذه القوة الاحتكاكية مع إجمالي القوة العمودية وتعادل هذه القوة غالبا وزن الجسم المنزلق تماما. وفي حالة الاحتكاك الجاف المنزلق (حيث لا يوجد تشحيم أو تزييت) تكون قوة الاحتكاك مستقلة عن السرعة تقريبا.

كما أن قوة الاحتكاك لا تعتمد على منطقة الاتصال بين الجسم والسطح الذي ينزلق عليه. وتعتبر منطقة الاحتكاك الفعلية منطقة صغيرة الحجم نسبيا، وتعرف منطقة الاحتكاك بأنها تلك المنطقة التي يحدث فيها تلامس فعلي بين كل من النتوءات الصغيرة الموجودة على الجسم والسطح الذي ينزلق عليه.

3- القوة العمودية :

هي مركبة القوة العمودية على سطح التلامس بفعل قوة أخرى تحول دون تحرير الجسم مثل قوة الاحتكاك والقوة التي يؤثر بها جدار على جسم فوق سطح مائل ويرمز لها بالرمز Fn

تسمى بالقوة العمودية لان اتجاهها يكون عموديا على السطح الذي وضع عليه الجسم

وبشكل عام فعندما يتلامس جسمان فان كلا منهما يؤثر في الأخر بقوة عمودية ذات منشأ كهروسكوني .

مثال: ابسط يديك وضع عليهما كتابا أو أي شيء آخر كيف تتصرف لمنع الكتاب من السقوط ؟؟

و ماذا يحدث لو أبعدت يديك عن الكتاب؟؟

يظهر لنا كالآتي: نحن نؤثر على الكتاب بقوة إلى الأعلى تساوي في المقدار وزنه وتعاكسه في الاتجاه وذلك للحفاظ على موضع الكتاب في الهواء وهذه القوة التي نؤثر بها على الكتاب هي القوة العمودية .

4- قوة الشد :

عندما نقوم بشد جسم أو تحريكه من خلال بكرة بوساطة حبل أو خيط فإن القوة التي يتعرض لها الجسم تسمى " قوة الشد " ويرمز لها عادة "Ft ".

ونفترض دائماً في الخيط أو الحبل أن يكون مهمل الكتلة، وغير قابل للاستطالة ( أي لا يتغير طوله خلال عملية الشد).

ويكون هذا الخيط عادة للربط بين جسمين ويؤثر على كلا الجسمين بقوة متساوية، حتى لو كان الجسمين متسارعين أو كان الخيط يمر عبر بكرة (يفترض فيها أيضاً أن تكون مهملة الكتلة، وملساء تماماً) بحيث لا تؤثر قوى الاحتكاك فيها على الحركة .

تم بحمد الله  

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

وختاما نتمنى أن يكون الموضوع نال إعجابكم ونهلتم منه الفائدة المرجوة... بالتوفيق للجميع ...^_^