عندما ندفع ، نسحب ، نركل ، نرفع ، نرمي ، نضغط ، ننتقل ، نضغط ، نضغط ، ننفخ ، نفتح ، ونغلق جسمًا نقول إنه يتم تطبيق قوة على الكائن. هذه الأعمال ليست سوى تطبيق للقوة. مهما كانت طريقة تطبيق القوة ، فهما نوعان فقط -
العامل الخارجي الذي ينتج الحركة في الجسم أو يغير الحالة الحالية للحركة في الجسم يسمى القوة.
أمثلة على الدفع
- ندفع الباب لإغلاقه أو فتحه
- ندفع عربة في المتجر
- ندفع صندوقًا عبر الغرفة
أمثلة على السحب
- نرفع دلو من الماء
- نسحب باب الثلاجة لفتحه
- نسحب كرسي للجلوس
نحن نستخدم القوة للمشي ، ورفع أي شيء ، ورمي أي شيء ، ونقل شيء من مكانه ، وما إلى ذلك باختصار ، القوة موجودة في كل نشاط نقوم به. من خلال تطبيق القوة ، عادة ما نجلب أي شيء متحركًا أو في وضع الراحة ولكن ليس دائمًا. على سبيل المثال ، إذا استخدمنا القوة على الحائط فإنه لا يتحرك.
تسمى النقطة على الجسم التي تعمل فيها القوة نقطة تطبيق القوة.
يسمى الخط المرسوم من خلال نقطة تطبيق القوة في اتجاه القوة خط عمل القوة.
آثار القوة
القوة لها تأثيرات عديدة على الأشياء التي يتم تطبيقها عليها. يمكن الحكم على القوة من خلال التأثيرات المختلفة التي يمكن أن تنتجها على الكائن المطبق عليه.
- القوة تسبب الحركة - يمكن للقوة أن تجلب جسمًا ثابتًا إلى الحركة بشرط عدم وجود قوة أخرى تمنع الحركة. هذا يعني أنه عند تطبيق قدر كافٍ من القوة على جسم غير متحرك ، يبدأ الجسم في التحرك في اتجاه القوة. يسمى التغيير في موضع الكائن بالحركة. على سبيل المثال ، عندما ندفع أي سيارة لعبة ، فإنها تتحرك ، أو يمكن تحريك صندوق ملقى على الأرض عن طريق دفعه عن طريق تطبيق القوة عليه. لذلك ، عند تطبيق القوة ، يبدأ جسم ثابت في الحركة أو تغير القوة موضع كائن ثابت.
- القوة تغير السرعة - يمكن تغيير سرعة الجسم المتحرك من خلال تطبيق القوة عليها - من خلال الضغط على المسرع ، يمكن زيادة سرعة السيارة المتحركة ومن خلال الضغط على المكابح يمكن إما تقليل السرعة أو حتى إيقافها في النهاية سيارة متحركة. عندما نطبق القوة في نفس اتجاه الحركة ، تزداد السرعة. عندما نطبق القوة في الاتجاه المعاكس لاتجاه الحركة ، تنخفض السرعة.
- قوة إيقاف الحركة - هذا يعني أنه عندما نطبق القوة في الاتجاه المعاكس للحركة ، يمكن أن تضع جسمًا متحركًا في حالة من السكون. على سبيل المثال ، يمكن إيقاف السيارة المتحركة عن طريق الضغط على الفرامل. عندما نحاول حمل الكرة إلينا بقوة أكبر من القوة التي تأتي بها ، فإنها تتوقف.
- القوة تغير الاتجاه - عندما يتم تطبيق قوة بزاوية على جسم متحرك ، فإنها تغير اتجاه الجسم المتحرك. على سبيل المثال ، في لعبة التنس ، عندما يضرب اللاعب الكرة مرة أخرى إلى اللاعب الموجود على الجانب الآخر ، فإن القوة المطبقة على الكرة تغير اتجاهها. السيارة المتحركة تغير اتجاهها عندما يتم تطبيق القوة على عجلة القيادة الخاصة بها لتدويرها. في لعبة كرة القدم ، يغير اللاعبون اتجاه تحريك كرة القدم بضرب الكرة بقدمهم بزاوية.
- القوة تغير الشكل - عندما يتم تطبيق القوة على كائن يتغير شكله وحجمه. على سبيل المثال ، عند الضغط على بالون منتفخ ، تغير القوة المؤثرة شكله. عندما يتم طرق كتلة صلبة من الصخور ، فإن القوة التي تمارسها المطرقة تغير شكلها لتكوين تمثال. عندما نعصر زجاجة ماء بلاستيكية ، تغير القوة المؤثرة شكلها وحجمها.
خصائص القوة
- القوة ناتجة عن تفاعل كائنين على الأقل
- قد يغير حالة حركة الجسم
- قد يغير شكل الجسم
- القوى المطبقة على كائن في نفس الاتجاه تضيف بعضها إلى بعض والنتيجة هي نفس الاتجاه
- عندما يتم تطبيق القوى على جسم في الاتجاه المعاكس ، فإن ناتجها أو قوتها الصافية هي الفرق بين هذه القوى المتعارضة والاتجاه الناتج هو نفس القوة الأكبر.
- إذا كانت القوتان المؤثرتان على جسم متساويتين في الحجم ولكنهما معاكستين في الاتجاه ، فإن القوة الكلية المؤثرة على الجسم تساوي صفرًا.
- إنها كمية متجهة ومن ثم يجب تحديدها بإعطاء حجمها واتجاهها.
- إذا تغير الحجم أو الاتجاه أو كلاهما ، فإن تأثير القوة يتغير أيضًا.
أنواع القوات:
- متوازنة مقابل قوى غير متوازنة
- يمكن أن تكون القوى المؤثرة على جسم ما متوازنة أو غير متوازنة.
- قوى متوازنة
القوى المتوازنة هي تلك التي تكون فيها نتيجة القوى المطبقة مساوية للصفر. لا تسبب أي تغيير في حالة الكائن المطبق عليه ، أي أن الكائن الذي يتم تطبيق القوة فيه لا تتغير الحالة من الحركة إلى السكون أو العكس ، ومع ذلك ، يمكن للقوى المتوازنة تغيير شكل وحجم هدف. القوى المتوازنة متساوية في الحجم ولكنها متقابلة في الاتجاهين. تعتبر القوى المتوازنة في حالة توازن.
على سبيل المثال ، في مصارعة الذراع حيث لا يوجد فائز ، القوة التي يبذلها كل شخص متساوية ، لكنهم يدفعون في الاتجاه المعاكس. القوة الناتجة (القوة الصافية) هي صفر. أو ، في شد الحبل ، إذا لم تكن هناك حركة في الحبل ، فإن الفريقين يبذلان قوى متساوية ولكن متقابلة متوازنة. مرة أخرى ، القوة الناتجة (القوة الصافية) هي صفر.
عندما تتوازن القوى لا يوجد تغيير في الاتجاه.
- القوى المجمعة المتوازنة تساوي دائمًا صفرًا.
- لا يمكن للقوى المتوازنة تغيير حركة أو اتجاه كائن ما.
- القوة المتوازنة تجعل الجسم يتحرك بسرعة ثابتة
الكتاب المطروح هو مثال على القوة المتوازنة. يتم مواجهة قوة وزن الكتاب بالقوة الطبيعية (قوة الدعم) للطاولة. القوتان متساويتان ومتعاكستان تمامًا.
مثال على القوة المتوازنة التي تحافظ على تحرك الجسم بسرعة ثابتة هو نظام تثبيت السرعة في السيارة الذي يحاول مساواة قوى الاحتكاك بقوة أمامية. بمجرد الحصول على سرعة ثابتة ، فإن مجموعتي القوى متساويتان ومتعاكستان تمامًا.
قوى غير متوازنة
على عكس القوى المتوازنة ، فإن القوى غير المتوازنة هي تلك التي تكون فيها القوة المطبقة الناتجة أكبر من الصفر. لا تتساوى القوى المؤثرة على الجسم وتؤدي دائمًا إلى تغيير سرعة الجسم و / أو الاتجاه الذي يتحرك فيه.
عندما يتم بذل قوتين غير متوازنتين في اتجاهين متعاكسين ، فإن قوتهما المشتركة تساوي الفرق بين القوتين. يؤثر حجم واتجاه القوة الكلية على الحركة الناتجة. يتم بذل هذه القوة المشتركة في اتجاه القوة الأكبر. على سبيل المثال ، إذا كان أحد الفريقين في حالة شد وجذب أقوى من الآخر ، فسيكون الإجراء الناتج (القوة الكلية) هو أن الحبل سيغير حركته في اتجاه القوة مع القوة / المقدار الأكبر.
عندما تمارس القوى غير المتوازنة في نفس الاتجاه ، فإن القوة الناتجة (القوة الصافية) ستكون مجموع القوى في الاتجاه الذي يتم تطبيق القوى فيه. على سبيل المثال ، إذا قام شخصان بسحب جسم ما في نفس الوقت في نفس الاتجاه ، فإن القوة المطبقة على الجسم ستكون نتيجة لقواتهما المشتركة.
عندما تعمل القوات في نفس الاتجاه ، تضاف قواتها. عندما تعمل القوى في اتجاهين متعاكسين ، يتم طرح قواها من بعضها البعض.
تتسبب القوى غير المتوازنة أيضًا في تغيير كائن غير متحرك حركته
إذا لم تكن هناك قوة صافية تؤثر على الجسم ، فلن تتغير الحركة. إذا كانت هناك قوة صافية تؤثر على جسم ما ، فإن سرعة الجسم ستتغير في اتجاه صافي القوة.
الاتصال مقابل قوى عدم الاتصال
اعتمادًا على التفاعل بين القوة والشيء ، تُصنف القوى على أنها قوى اتصال وقوى غير متصلة.
قوى الاتصال: القوة التي لا يمكن تطبيقها إلا عندما تكون على اتصال بجسم ما تسمى قوة الاتصال. جميع القوى الميكانيكية هي قوى تلامس مثل القوة العضلية وقوة الاحتكاك.
أنواع قوى الاتصال:
- القوة المطبقة - تسمى القوة الناتجة عن عمل العضلات بالقوة المطبقة. وتسمى أيضًا القوة العضلية. نحن نطبق القوة العضلية أثناء العمل اليومي الأساسي في حياتنا مثل التنفس أو الهضم أو رفع دلو أو سحب أو دفع بعض الأشياء.
- القوة الطبيعية - إنها قوة تفاعل تلامس بين الأسطح. يعمل دائمًا بشكل عمودي على الأسطح وخارج السطح.
- قوة الاحتكاك - عندما ينزلق جسمان فوق بعضهما البعض ، فإنهما يفركان ويدفعان بعضهما البعض. تسمى قوة الدفع هذه بقوة الاحتكاك. على سبيل المثال ، فإن إشعال عود الثقاب أو إيقاف كرة متحركة يأتي تحت قوة الاحتكاك.
- قوة الشد - قوة مطبقة حيث يتم تطبيق القوة من خلال خيط أو كابل أو حبل ، إلخ. يمكن لقوة الشد أن تسحب فقط ، ولا يمكنها الدفع. عادة ما نفترض أن التوتر في الكابل هو نفسه في كل مكان على الكابل.
- قوة مقاومة الهواء - هذا نوع خاص من قوة الاحتكاك التي تؤثر على الأشياء أثناء انتقالها عبر الهواء. غالبًا ما تُلاحظ قوة مقاومة الهواء لمقاومة حركة الجسم. عادة ما يتم إهمال القوة بسبب حجمها الضئيل. يكون ملحوظًا أكثر بالنسبة للأشياء التي تسافر بسرعات عالية (على سبيل المثال ، لاعب القفز بالمظلات أو المتزلج على المنحدرات).
- قوة الزنبرك - القوة التي يمارسها الزنبرك المضغوط أو الممتد هي "قوة الزنبرك". يمكن أن تكون القوة الناتجة دفعًا أو سحبًا اعتمادًا على كيفية توصيل الزنبرك.
قوى عدم الاتصال: القوة التي يمكن تطبيقها دون أي تلامس مع جسمين تسمى قوة عدم الاتصال ، مثل القوة المغناطيسية ، القوة الكهروستاتيكية ، قوة الجاذبية.
أنواع قوى عدم الاحتكاك
- قوة الجاذبية هي القوة التي تحاول سحب جسمين تجاه بعضهما البعض. أي شيء له كتلة له أيضًا قوة جاذبية. كلما زاد حجم الجسم ، زادت قوة جاذبيته. جاذبية الأرض هي التي تبقيك على الأرض وتسبب سقوط الأشياء. قطرات الماء المتساقطة من السماء هي مثال على قوة الجاذبية. سقوط التفاح من الشجرة هو أفضل وأشهر مثال على قوة عدم الاتصال.
- القوة المغناطيسية هي القوة التي يمارسها المغناطيس على الأجسام المغناطيسية. هم موجودون دون أي اتصال بين شيئين. على سبيل المثال ، تنجذب دبابيس الحديد عندما تكون بالقرب من مغناطيس دون أي اتصال جسدي.
- القوة الكهروستاتيكية هي القوة التي تمارسها جميع الأجسام المشحونة كهربائيًا على الأجسام المشحونة الأخرى. يمكن أن تكون جذابة ومثيرة للاشمئزاز بطبيعتها بناءً على شحنة الجسم. على سبيل المثال ، شحن الشعر وجذب قطع الورق نحوه.
- القوة النووية هي القوة التي تربط الذرات وجسيماتها ببعضها البعض.
ميدان القوة
- المنطقة أو الفضاء الذي تسمى فيه قوى عدم الاتصال مثل القوة المغناطيسية وقوة الجاذبية والقوة الكهروستاتيكية مجال القوة.
- المنطقة المحيطة بالمغناطيس ، حيث تختبر المادة المغناطيسية القوة تسمى المجال المغناطيسي.
- المنطقة المحيطة بالشحنة الكهربائية ، حيث تختبر مادة كهربائية القوة تسمى المجال الكهربائي.
- وبالتالي فإن مجال القوة هو مجال تأثير قوى عدم الاتصال.
القوة = الكتلة × التسارع
التسارع - يسمى التغيير في سرعة الجسم بالتسارع. عندما يكتسب الجسم سرعة ، يكون تسارعه موجبًا ؛ عند فقدان السرعة ، يكون التسارع سالبًا.
الكتلة - كل كائن يتكون من مادة. كلما زادت مادة الجسم ، زاد حجمه ، وزادت كتلته.
وفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة ، ادفع شيئًا له كتلة معينة ، فيتسارع بناءً على مقدار القوة والكتلة. ينتج عن القوة الصغيرة ذات الكتلة الكبيرة تسارع بطيء والقوة الكبيرة ذات الكتلة الصغيرة تعطي تسارعًا سريعًا. هذا يعني أن القوة التي تساوي صفرًا على أي كتلة تنتج صفرًا من التسارع. إذا كان الكائن ثابتًا ، فإنه يظل ثابتًا ؛ إذا كان يتحرك ، فإنه يستمر في التحرك بنفس السرعة والاتجاه.
