القوة: ما هي ، أنواعها ، صيغها ، أمثلة

الخضوع ل هو الوكيل الديناميكي المسؤول عن تغيير حالة راحة أو حركة من الجسد. عندما يتم تطبيق قوة على الجسم ، يمكن أن تتطور التسريع، مثل قوانين نيوتن، أو تشوه. هناك أنواع مختلفة من القوة في الطبيعة ، مثل الخضوع لالجاذبيةالخضوع لكهربائي،الخضوع لمغناطيسي،الخضوع لنوويقوي و ضعيف،الخضوع لمن الاحتكاك ، قوة الطفو إلخ.

القوات كميات ناقلات التي ، لذلك ، تحتاج إلى تحديد وفقا لك وحدة،اتجاه و اشارة. يشير معامل القوة إلى شدتها ؛ ال اتجاه يتعلق بالاتجاهات التي تنطبق فيها القوى (أفقيًا ورأسيًا ، على سبيل المثال) ؛ كل اتجاه ، بدوره ، يقدم اثنين حواس: موجب وسالب ، يسار ويمين ، أعلى وأسفل ، إلخ.

أنواع القوة

بالنسبة الى النظام الدولي للوحداتبغض النظر عن طبيعتها ، يتم قياس كمية القوة بوحدة كجم.م / ث²ومع ذلك ، فإننا عادة ما نستخدم المقدار نيوتن (ن) لتعيين مثل هذه الوحدة ، كتقدير لأحد أعظم علماء الفيزياء في كل العصور: إسحاق نيوتن. تسمى الأجهزة المستخدمة لقياس القوى دينامومترات - الينابيع ذات الثوابت المرنة المعروفة والتي تتمدد بقدر ما تؤخذ عليها بعض القوة.

لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

instagram story viewer

من الشائع في بعض الكتب المدرسية تحديد نوعين من القوة: القوات على مسافة، المعروف أيضًا باسم القوات الميدانية ، وقوات الاتصال. في مجموعة القوى البعيدة ، من المعتاد تضمين قوة الوزن والقوة المغناطيسية وقوة الجذب بين الشحنات وغيرها. في مجموعة قوى الاتصال ، يتم استخدام أمثلة مثل دفع أو سحب شيء ما ، وتطبيق الجر ، وقوى الاحتكاك ، من بين أمور أخرى.

على الرغم من التعريف المقترح ، من الضروري توضيح أنه لا توجد قوى اتصال. تنشأ جميع القوى في الطبيعة من خلال تفاعل المجالات المختلفة ، مثل مجال الجاذبية والمجال الكهرومغناطيسي.

في الصورة ، يمكننا أن نرى أن الأسطح خشنة للغاية بالمجهر.

حتى عندما نلمس شيئًا ما ، لا يوجد اتصال بين يدنا والشيء: على المقياس المجهري ، الذرات لا تلمس ، لأنه عندما تكون قريبة جدًا ، تكون كرياتهم الكهربية مشوهة ، تتنافر بفضل شحنة إلكتروناتها ، والتي تتباعد بسبب تفاعل لك المجالات الكهربائية و مغناطيسي. هناك حالات قليلة تتلامس فيها النوى الذرية بالفعل. تتضمن هذه المواقف عالي جداكمياتفيطاقة، مثل تلك التي تم الحصول عليها في التجارب التي أجريت داخل مسرعات الجسيمات.

نظرةأيضا:افهم ما يحدث عندما تصطدم الجسيمات بسرعات قريبة من سرعة الضوء

دعونا نرى ما هي أنواع القوى الموجودة في الطبيعة. من القوى الموضحة أدناه ، تنشأ جميع الظواهر الفيزيائية المعروفة. تحقق من ماهيتها وميزاتها الرئيسية:

قوة الجاذبية: المعروف أيضًا باسم وزن القوة، هو نوع القوة التي تجعل جسمين لهما كتلة يجذبان بعضهما البعض. قوة الوزن هي المسؤولة عن إبقائنا مرتبطين بالأرض وأيضًا عن مدار جميع الكواكب حول الشمس.
قوة كهربائية: مسؤول عن جذب الشحنات الكهربائية أو صدها. الروابط الكيميائية ، على سبيل المثال ، تحدث فقط بسبب اختلاف الشحنة بين الذرات. يمكن أن تتسبب القوة الكهربائية في وجود الإلكترونات في الموصلات تتحرك في اتجاه معين ، مما يؤدي إلى ظهور تيارات كهربائية ، والتي بدورها يمكن استخدامها لتوليد الطاقة الدوائر الكهربائية.
القوة المغناطيسية: يعمل على نقل الأحمال. يتسبب هذا النوع من القوة في جذب المغناطيس أو تنافره ، اعتمادًا على قطبية المجال المغناطيسي. ال القوة المغناطيسية كما أنه يتسبب في إبر ممغنطة صغيرة لتوجيه نفسها وفقًا لاتجاه المجال المغناطيسي للأرض.
القوة النووية القوية والضعيفة: مسؤولة عن الحفاظ على سلامة نوى الذرات. تحافظ القوة النووية القوية على جذب البروتونات ، على الرغم من تنافر شحنتها مع بعضها البعض. القوة النووية الضعيفة ، بدورها ، تحافظ على تماسك الكواركات ، مما يؤدي إلى ظهور البروتونات والنيوترونات ، على سبيل المثال.

قوى مثل شعبية،احتكاك،يدفع ،القاطراتالتقلباتالقواتالمرن وغيرها ، يتم وصفها عمومًا على أنها القواتعلم الميكانيكا، إنها ، في الواقع ، مظاهر عيانية للتفاعلات التي تكون في الغالب كهربائية.

نظرةأيضا:فيزياء الكم: فرع من الفيزياء يدرس الظواهر ذات الأبعاد الصغيرة

قوى وقوانين نيوتن

يمكن أن يكون مفهوم القوة غامضًا إلى حد ما إذا لم تكن هناك تعبيرات قادرة على تعريفها بطريقة متماسكة. قوانين نيوتن هي مجموعة القوانين التي تحدد ماهية القوى والسلوك.

وفقا ل قانون نيوتن الأول - قانون التعطيل، إذا لم تؤثر أي قوة على الجسم ، أو إذا ألغت القوى المؤثرة على الجسم بعضها البعض ، فيمكن لهذا الجسم أن يكون إما في حالة راحة أو في حركة مستقيمة وموحدة.

بالإضافة إلى قانون نيوتن الأول ، فإن المبدأ الأساسي للديناميات، معروف ب قانون نيوتن الثاني، تنص على أن القوة الكلية المؤثرة على الجسم تساوي كتلة ذلك الجسم مضروبة في العجلة الناتجة عن القوة الكلية. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون التسارع المكتسب دائمًا في نفس الاتجاه وبنفس اتجاه ناتج القوى.

ال قانون نيوتن الثالث، معروف ب قانون العمل ورد الفعل، تنص على أن القوى تنشأ دائمًا في أزواج. إذا مارس الجسم أ قوة على الجسم ب ، فإن الجسم ب ينتج على الجسم أ قوة متساوية في الحجم والاتجاه ، ولكن في الاتجاه المعاكس. بالإضافة إلى الإشارة إلى أن قوى الفعل ورد الفعل متساوية في الحجم ، ينص قانون نيوتن الثالث أيضًا على أنه لا يمكن أبدًا أن يحدث زوج الفعل ورد الفعل في جسم واحد.

تحقق من بعض الأمثلة حيث يمكننا مراقبة قانون الفعل ورد الفعل:

عندما نسير ندفع الأرض للخلف. الأرض ، بدورها ، تدفعنا إلى الأمام.
إذا أردنا أن نتسلق حبلًا ، يجب أن ننزله لأسفل حتى يمكن دفعنا لأعلى.
إذا قمنا بدفع حافة البركة عند الانغماس في الماء ، فإننا ندفعنا للخلف. نحن لا نلاحظ هذا السلوك خارج الماء بسبب قوة الاحتكاك التي تبقينا مرتبطين بالأرض.

اقرأ أيضا: 7 أسئلة لا تزال دون إجابة من قبل الفيزياء

قوى وهمية

القواتخيالي هم موجودون في إطارات غير بالقصور الذاتي. يتم تعريف قوانين نيوتن حصريًا لـ مرجعيالقصور الذاتي ، أي المواضع التي تكون في حالة راحة أو في حركة مستقيمة ، بسرعة ثابتة. المواقف التي تنطوي على تناوب ، على سبيل المثال ، تحث على ظهور قوى وهمية ، والتي ليست في الواقع قوى.

عندما ننتقل إلى سرعة عالية في منعطف حاد للغاية ، يمكننا أن نشعر بجسمنا يسحق على جدران السيارة. مثال آخر هو عندما نجلس في طائرة تقلع ، يمكننا أن نشعر بـ "القوة" التي تضغط علينا على المقعد. هذه القوة في الواقع هي التعطيل من الجثث.

بما أن الجسم خاضع للتسارع ، الجمود الخاص بكيميل إلى مقاومة هذه القوةوبهذه الطريقة نشعر بقوة خيالية في الاتجاه المعاكس ، والتي هي في الواقع لدينا الميل للبقاء في حالة الحركة التي نحن فيها. .

خير مثال على القوة الوهمية هو قوة الطرد المركزي. عندما تكون الأجسام في حركة دائرية ، تميل الأجسام للهروب في الاتجاه ظل إلى المنحنى ، كما هو الحال عندما نلف حجرًا على خيط ونطلقه. الذي - التي الخضوع لواضحالذي يجعل الحجر يشد الخيط ، هو في الواقع خمول الحجر نفسه الذي يتجلى ضد تطبيق قوة حقيقية ، تسمى قوة الجاذبية المركزية.

تنتج قوة الجاذبية ، في هذه الحالة ، عن طريق الشد الذي يحدثه الخيط على الحجر ، وبالتالي فهي قوة حقيقية تشير دائمًا إلى مركز المسار الذي يتحرك فيه الحجر. ال قوة الطرد المركزي إنها ليست في الواقع قوة ، لكنها تعبير عن قصور الجسم المتسارع.

اقرأ أيضا: حيل صيغة الفيزياء

الصيغ المستخدمة لحساب القوى

تحقق من الصيغ التي يمكن استخدامها لحساب أنواع مختلفة من القوات:

→ قوة الوزن أو قوة الجاذبية

جي - ثابت الجاذبية العام (6.67.10-11 م³كجم^-1س^-2)

ص - المسافة من مركز الأرض (م)

قوة الجاذبية والوزن مترادفان. في الصيغ أعلاه ، نعبر عن الصيغ المستخدمة لحساب قوة الجاذبية التي تسببها كتلتان م و م وكذلك الوزن P ، والذي ينشأ بسبب مجال الجاذبية. ز نجم. وبالتالي ، يمكننا أن نفهم أن قوة الجاذبية تنشأ من التفاعل بين الكتل وحقول الجاذبية.