ماذا يحدث لجسم ما عندما تؤثر عليه قوة محصلة

الإجابة هي: يتسارع.

هل تساءلت يومًا ما الذي يحدث لجسم ما عندما تعمل عليه قوة محايدة؟ إنه سؤال مثير للاهتمام يمكن أن يكون له إجابات متنوعة. في منشور المدونة هذا، سوف نستكشف الطرق المختلفة التي يمكن أن تؤثر بها القوة الصافية على الكائن والحركة الناتجة. اقرأ المزيد!

مقدمة في صافي القوة

عندما يتم تطبيق قوة صافية على كائن، فإن قوة القوة الكلية تساوي مجموع كل القوى الفردية المؤثرة على الجسم. هذا يجعل القوة الكلية قوة كبيرة، حيث يمكن أن تعمل كقوة واحدة لها نفس تأثير قوتين مستقلتين أو أكثر. بالإضافة إلى ذلك، ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم الثابت سيبقى في حالته الثابتة أو السكونية إذا كانت القوة الصافية غير متوازنة. هذا يعني أنه إذا كنت تطبق قوة صافية على جسم ما، فيمكنك حساب اتجاه ومقدار القوة الكلية. بالإضافة إلى ذلك، ينص قانون نيوتن الثاني على أن قوة الجسم وتسارعه متناسبان. هذا يعني أنه كلما زادت تسارع الجسم، زاد مقدار القوة الكلية. أخيرًا، وفقًا لقانون نيوتن الثالث، إذا كانت القوة الكلية تساوي صفرًا، فإن زخم الجسم يساوي صفرًا أيضًا. هذا يعني أنه إذا قمت بتطبيق قوة صافية على جسم وكان له زخم، فسيتم نقل زخم الجسم إلى القوة الكلية.

قانون نيوتن الأول والقصور الذاتي

ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم الساكن أو المتحرك سيبقى في حالة سكون أو متحرك بنفس السرعة وفي نفس الاتجاه ما لم يتم التصرف به بقوة غير متوازنة. بمعنى آخر، سيستمر الكائن في التحرك في خط مستقيم ما لم يتسبب شيء ما في تغيير اتجاهه.

هذا القانون مهم عند حساب القوة المطبقة على جسم ما. على سبيل المثال، إذا كنت تمسك كتابًا وحاول شخص ما دفعه بعيدًا عنك، فستقاوم يدك هذه القوة وسيتحرك الكتاب بضع بوصات. يخبرنا قانون نيوتن الأول أن القوة التي تدفع الكتاب بعيدًا هي نتيجة تسارع الشخص (سرعته مضروبة في وزنه).

ينص قانون نيوتن الثاني للحركة على أن القوة المؤثرة على الجسم تتناسب طرديًا مع تسارعه. هذا يعني أنه إذا قمت بزيادة تسارع جسم ما، فستزداد القوة عليه أيضًا. بعبارة أخرى، إذا دفعت صندوقًا بقوة عادية لأعلى، فسوف يتحرك الصندوق بشكل أسرع لأن القوة تعمل عليه أكثر من ذي قبل. ومع ذلك، إذا قمت بتقليل تسارع الصندوق، فسوف يتحرك الصندوق بشكل أبطأ لأن القوة المؤثرة عليه أقل من ذي قبل.

يعد قانون نيوتن الأول مهمًا لأنه يشرح سبب تحرك الأشياء في خط مستقيم. إذا لم يكن هناك شيء يدفعهم أو يسحبهم، فسيبقون في مكان ثابت. لسوء الحظ، هذا ليس ممكنًا دائمًا، كما هو موضح في الحالات التي يكون فيها الجسم متحركًا (على سبيل المثال، عندما تتحرك السيارة). في هذه الحالات، يخبرنا قانون نيوتن الأول أن الجسم سيستمر في التحرك في خط مستقيم حتى يتسبب شيء ما في تغيير اتجاهه.

بشكل عام، يعد قانون نيوتن الأول للحركة مهمًا لفهم كيفية عمل القوى ولحساب صافي القوة التي يتم تطبيقها على الأشياء. كما يشرح سبب تحرك الكائنات في خط منحني (بدلاً من خط مستقيم) في ظل ظروف معينة.

حساب صافي القوة

عندما تحسب صافي القوة المؤثرة على جسم ما، عليك أن تأخذ في الاعتبار حقيقة أن القوة متجه وأن قوتان متساويتان في الحجم والاتجاه المعاكس ستؤديان إلى تسريع الجسم. علاوة على ذلك، ينص قانون نيوتن الثاني للحركة على أن تسارع الجسم يساوي محصلة القوة المؤثرة عليه مقسومة على كتلته. هذا يعني أنه إذا كانت هناك قوة صافية مقدارها F تؤثر على جسم ما، فإن الجسم سيتسارع في اتجاه F. ومع ذلك، إذا كانت القوة الكلية صفرًا، فسيظل الجسم في حالة سكون. بالإضافة إلى ذلك، ينص قانون نيوتن الأول للحركة على أن الأجسام في حالة السكون ستستمر في السكون ما لم يتم التصرف بناءً عليها بقوة محصلة. أخيرًا، الزخم هو نتاج الكتلة والسرعة، وهذا المنتج هو الذي يحدد قدرة الجسم على الاستمرار في الحركة بعد أن تتأثر بقوة محصلة.

قانون نيوتن الثاني: القوة والتسارع

ينص قانون نيوتن الثاني على أن تسارع الجسم يعتمد على متغيرين – القوة الكلية المؤثرة على الجسم وكتلة الجسم. في سياق قانون نيوتن الأول، هذا يعني أنه كلما زادت كتلة الجسم، زادت صعوبة تعجيله.

على سبيل المثال، إذا قمت بتطبيق قوة على جسم أكبر من وزنه، فسيقاوم الجسم هذه القوة ولن يتسارع. في المقابل، إذا قمت بتطبيق قوة على جسم أخف من وزنه، فسيتم تسريع الجسم بهذه القوة.

من المهم ملاحظة أن قانون نيوتن الثاني ساري المفعول دائمًا. هذا يعني أنه بغض النظر عن مدى صغر القوة المحصلة، فسيظل الجسم متسارعًا. بالإضافة إلى ذلك، يتناسب قانون نيوتن الثاني مع كتلة الجسم وتسارعه. هذا يعني أنك إذا قمت بزيادة تسارع جسم ما، فستزيد أيضًا من القوة المطبقة عليه. على العكس من ذلك، إذا قمت بتقليل تسارع جسم ما، فسوف تقلل أيضًا من القوة المطبقة عليه.

قانون نيوتن الثاني مهم لعدد من الأسباب. يساعدنا على فهم كيفية مقاومة الأجسام للقوى وكيفية ارتباط القوى بالتسارع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام قانون نيوتن الثاني لحساب اتجاه ومقدار القوة الكلية. أخيرًا، يساعدنا قانون نيوتن الثاني على فهم الزخم وكيفية ارتباطه بالقوى.

القوة المتناسبة مع التسارع

عندما تؤثر قوة محسوسة على جسم ما، فإن الجسم سيتسارع في اتجاه القوة مع تسارع يتناسب مع القوة الكلية. التسارع يتناسب عكسيا مع كتلة الجسم. هذا يعني أنه كلما زادت كتلة الجسم، زادت المقاومة التي يجب تسريعها. بالإضافة إلى ذلك، عندما تؤثر قوة محسوسة على جسم ما، فإن زخم الجسم سيتأثر أيضًا. الزخم هو مقياس لسرعة الجسم واتجاهه ويتم تحديده من خلال كتلته وسرعته. عندما تعمل قوة محسوسة على جسم ما، يمكن أن تزيد أو تنقص زخم الجسم. ينص قانون نيوتن الثاني على أن التسارع يتناسب طرديًا مع القوة الكلية المؤثرة على الجسم وفي نفس اتجاه القوة الكلية. هذا يعني أنه من الممكن أن يكون للقوة الصافية قوة صافية صفرية، والتي تُعرف بالصفر بالقصور الذاتي.

اتجاه صافي القوة

عندما تؤثر قوة محسوسة على جسم ما، فإن الجسم سيتسارع في اتجاه القوة مع تسارع يتناسب مع: القوة على الجسم. بمعنى آخر، كلما زادت القوة المؤثرة على الجسم، زادت سرعة تحركه. هذا مهم لأنه يساعدنا على فهم كيفية ارتباط الحركة بالقوى.

على سبيل المثال، إذا كنت تحمل وزنًا في يدك وحاولت دفعه بعيدًا عنك، فسوف تواجه قوة تعمل ضد دفعك. كلما زادت القوة التي تبذلها في الدفع، زاد دفع الوزن بعيدًا. هذا لأن القوة الكلية تحاول سحب الوزن في الاتجاه المعاكس لسرعتك الأصلية.

وبالمثل، إذا اصطدمت بشيء ما باستخدام كرة بيسبول، فسيتم دفع الكرة في اتجاه صافي القوة. القوة الكلية هي مجموع كل القوى المؤثرة على الكرة. يتضمن هذا كلاً من قوة الجاذبية والقوى الناتجة عن ضغط الهواء وأسطح كرة البيسبول. لذلك، إذا ضربت الكرة بقوة، فسيتم دفعها في اتجاه لوحة المنزل.

القوة الكلية مهمة لأنها تساعدنا على فهم كيفية ارتباط الحركة بالقوى. يساعدنا أيضًا في حساب أشياء مثل التسارع والزخم.

صافي القوة يمكن أن يكون صفرا

في حالة عدم وجود قوة محسوسة، يتحرك الجسم بسرعة ثابتة. عندما تؤثر قوة محسوسة على جسم ما، فإنها تتسبب في تسارع في اتجاه صافي القوة. يعتمد حساب صافي القوة على قانون نيوتن الثاني ؛ القوة تتناسب مع التسارع. بالإضافة إلى ذلك، ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم الساكن سيبقى ساكنًا والجسم المتحرك سيستمر في الحركة بنفس السرعة والاتجاه المطبقين على القوة الكلية. أخيرًا، من المهم ملاحظة أن صافي القوة يمكن أن يكون صفرًا، مما يعني أن مجموع كل القوى المؤثرة على جسم ما يجب أن يكون صفرًا من أجل إبقائه في حالة توازن.

صافي القوة والزمكان المنحني

عندما يتعرض جسم لقوة محسوسة، سيختبر الجسم تسارعًا في اتجاه صافي القوة. هذا التسارع متناسب مع حجم القوة المحصلة وهو مستقل عن كتلة الجسم. في الواقع، فإن أي جسم بكتلة صفرية سيختبر تسارعًا مساويًا لقوة الجاذبية للجسم الذي يسبب القوة الكلية.

على الرغم من أن قوانين نيوتن الأولى والثانية تصف سلوك الأشياء بطريقة مستقيمة وخطية، فإن الزمكان المنحني يقدم طبقة إضافية من التعقيد للمعادلة. في الزمكان المنحني، لا تكون القوة المؤثرة على جسم ما مجرد دالة لكتلته وتسارعه، ولكنها تعتمد أيضًا على اتجاه صافي القوة. هذا هو السبب في أنه من المهم فهم اتجاه صافي القوة عند حساب تسارع الجسم.

تلعب قوى الشبكة أيضًا دورًا مهمًا في الحفاظ على الزخم. وفقًا لقانون نيوتن الثاني، سيستمر الجسم في التحرك في الاتجاه الذي يتعرض فيه لقوة صافية حتى توقفه قوة خارجية. هذا المبدأ مهم عند التعامل مع الأشياء التي لها كتلة وتتحرك عبر سلسلة زمنية منحنية.

صافي القوة والزخم

عندما يكون الجسم في حالة توازن (إما في حالة راحة أو يتحرك بسرعة ثابتة)، فإن صافي القوة المؤثرة عليه يساوي صفرًا. هذا يعني أن الجسم سيبقى ثابتًا أو سيتحرك بسرعة ثابتة في اتجاه صافي القوة. في معظم الحالات، تكون القوة الكلية المؤثرة على الجسم متوازنة، وبالتالي لن يتسارع الجسم. ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة. على سبيل المثال، إذا قمت بتطبيق قوة صافية على جسم يتحرك في مساحة منحنية، فإن القوة الكلية ستؤدي إلى تسارع الكائن في اتجاه المنحنى. علاوة على ذلك، إذا كانت القوة الكلية أكبر من كتلة الجسم مضروبة في سرعته، فإن الجسم سيختبر دفعة (انفجار مفاجئ للطاقة).

استنتاج

في منشور المدونة هذا، قمنا بتغطية ما يحدث لكائن ما عند تطبيق قوة صافية. لقد ناقشنا قانون نيوتن الأول والقصور الذاتي، وكذلك قانون نيوتن الثاني. لقد ناقشنا أيضًا حساب القوة الكلية، وقانون نيوتن الثالث، وتأثيرات القوة الكلية على الزمكان المنحني. أخيرًا، انتهينا من المقال.