الكلمة فرض يظهر عمليًا في كل جانب من جوانب الحياة اليومية التي يمكن تخيلها ، من الرياضة إلى الطقس إلى النزاعات العسكرية. لكن في الأساس ، القوة مفهوم متجذر في الفيزياء ، حيث يكون لها معنى محدد وحاسم للغاية. الوحدة القياسية للقوة هي النيوتن (N) ، والتي تساوي kg ⋅ m / s2.
القوة هي إحدى كميتين من الفيزياء تؤثران على حركة الجسم ، والآخر هو الكتلة. يسمى وصف حركة الأجسام في الفضاء معادلات الحركة، والتي تأخذ في الاعتبار الموقع والسرعة والتسارع ؛ بما في ذلك القوة والكتلة في دراسة الحركة يقدم مفهوم ديناميات.
قوانين نيوتن للحركة
قبل التعرف على القوى المحددة وكيفية إجراء العمليات الحسابية التي تتضمن هذه الكمية ، من المفيد مراجعة القوانين الأساسية الثلاثة للحركة التي تصورها إسحاق نيوتن:
1. سيبقى كل كائن في حالة حركة ثابتة (بما في ذلك السكون) في تلك الحالة ما لم يتم التصرف به بقوة خارجية.
2. القوة هي نتاج الكتلة والتسارع.
3. لكل قوة توجد قوة معاكسة في الاتجاه ومتساوية في المقدار.
قانون نيوتن الثاني هي الأكثر أهمية إذا كنت تريد حساب القوة ، أو تحديد الكتلة أو التسارع إذا أعطيت معلومات عن القوة وأحد الكميتين الأخريين. التسارع هو تغيير في السرعة.
أمثلة على القوات
يمكنك التفكير في القوة على أنها شيء يدفع أو يسحب ؛ على الرغم من كونه مجازيًا مفيدًا ، إلا أن هذا لا يفعل الكثير لتعزيز فهمك للعالم الحقيقي. بدلاً من ذلك ، تعد القائمة التي تعرض نطاق القوى الطبيعية أداة أفضل للتعرف على القوى التي ستستخدمها في حساباتك الفيزيائية.
وزن هي قوة غامضة تؤثر على جميع الأجسام ذات الكتلة وتنتج عن الجاذبية ، والتي تبلغ قيمتها 9.8 مترًا لكل ثانية مربعة على سطح الأرض (9.8 م / ث.2). التوتر والمرونة والاحتكاك وما يسمى ب قوى طبيعية هي القوى التي تعمل على المواد الصلبة. الطفو والرفع والدفع والسحب هي قوى مرتبطة بشكل فريد بالسوائل (السوائل والغازات).
ال كهرباء و مغناطيسي ترتبط القوى بالجسيمات المشحونة. تشمل الطبيعة أيضًا أربع قوى أساسية التي تؤدي إلى ظهور جميع القوى الأخرى. واحدة من هذه هي الجاذبية ، والتي هي إلى حد بعيد القوة الأساسية الأضعف ؛ الآخرين الكهرومغناطيسية و ال قوي و نووي ضعيف التفاعلات في الذرات.
معادلة القوة
ينص الشكل القياسي لصيغة القوة عبر الفيزياء على أن صافي القوة الخارجية على جسم هو نتاج كتلته وتسارعه:
\ textbf {F} = m \ textbf {أ}
هنا القوة والتسارع كميات ناقلات، مما يعني أن لكل منهما قيمة (المقدار ، ممثلة برقم) واتجاه في الفضاء مرتبط بهما. الكتلة هي الكمية العددية بمعنى أنه موصوف بالكامل من حيث حجمه.
مثال حساب القوة
تتسارع سيارة صغيرة كتلتها 1000 كجم شمالًا بسرعة 5 م / ث2. ما هي القوة الناتجة عن هذا التسارع؟
F = (1،000 كجم) (5 م / ث2) = 5000 ن.
تصل السيارة في النهاية إلى سرعة 40 م / ث (حوالي 90 ميلاً في الساعة) وتنخفض عند هذه السرعة. ما هي القوة الخارجية على السيارة الآن؟
هذا سؤال مخادع من نوع ما. في حين أن السيارة المسرعة لديها الكثير من الزخم ، إذا لم تكن السيارة تعاني من التسارع ، فإن كلا الجانبين من القوة المعادلة صفر ، ولا توجد قوة خارجية صافية تعمل على النظام ، وفي هذه الحالة تتكون فقط من جمل. الكمية المادية ذات الاهتمام الأكبر هنا ، قوة الدفع، هو حاصل ضرب الكتلة والسرعة v (قارن هذا بمعادلة القوة).
