ما العلاقة بين كتلة القوة والتسارع؟

في أواخر القرن السابع عشر ، نشر السير إسحاق نيوتن كتاب "Principia Mathematica" ، وهو كتاب يربط بين عوالم الرياضيات والفيزياء. من بين الأفكار المهمة الأخرى ، وصف القانون الثاني للحركة - تلك القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع أو f = ma. على الرغم من أنه يبدو بسيطًا للوهلة الأولى ، إلا أن القانون له عدة آثار مهمة ، بما في ذلك كيفية تحرك الأجسام على الأرض وفي الفضاء. سمحت القوانين الأساسية مثل هذا للعلماء بالتحقيق في الطبيعة بدقة وللمهندسين ببناء آلات تعمل.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع أو f = ma.

القوة هي كمية مادية تتعامل معها في الحياة اليومية. يتطلب الأمر فتح باب أو رفع طفل أو كسر بيضة. هو سحب أو دفع يمارسه جسم على آخر ؛ يمكن للأجسام أن تكون أي شيء من البروتونات والإلكترونات وصولاً إلى الكواكب والمجرات. قد يأتي السحب أو الدفع من التلامس المباشر أو من مسافة بعيدة في حالة الجاذبية والكهرباء والمغناطيسية. يقيس العلماء القوة بوحدات تسمى نيوتن ، حيث يمثل النيوتن الواحد القوة اللازمة لتسريع كتلة تبلغ كيلوجرامًا واحدًا مترًا واحدًا في الثانية مربعة.

عندما ينزلق قرص الهوكي عبر الجليد ، فإنه يفعل ذلك بسرعة ثابتة إلى حد ما حتى يصيب المرمى أو عصا اللاعب. على الرغم من أنها تتحرك ، إلا أنها لا تتسارع. التسارع يأتي فقط من التغيير في السرعة. عندما يكتسب الجسم سرعة ، يكون تسارعه موجبًا ؛ عند فقدان السرعة ، يكون التسارع سالبًا. تقيس السرعة بوحدات المسافة مقسومة على الوقت ، مثل ميل في الساعة أو متر في الثانية. التسارع هو التغير في السرعة مقسومًا على الوقت الذي تستغرقه السرعة في التغيير ، لذا فهو متر لكل ثانية في الثانية ، أو متر لكل ثانية مربعة.

كتلة الجسم هي مقياس لمقدار المادة التي يحتوي عليها. الكرة المطاطية لها كتلة أقل من كرة الرصاص التي لها نفس الحجم لأنها تحتوي على مادة أقل وذرات أقل وعدد أقل من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي تتكون منها الذرات. تقاوم الكتلة أيضًا الجهد المبذول لدفعها أو شدها ؛ من السهل التقاط كرة بينج بونج وإلقائها ؛ شاحنة القمامة ليست كذلك. الشاحنة أضخم من كرة البينج بونج بآلاف المرات. الوحدة القياسية للكتلة هي الكيلوغرام ، حوالي 2.2 رطل.

الكتلة هي نوع بسيط من الكمية. يمكن أن يكون لديك كتل كبيرة وكتل صغيرة وبين الجماهير. هذا كل ما في الأمر. يسمي العلماء مقاييس الكميات البسيطة لأن رقمًا واحدًا سيصفها. ومع ذلك ، فإن القوة والتسارع أكثر تعقيدًا. لديهم حجم واتجاه. يتحدث متنبئ الطقس على التلفزيون ، على سبيل المثال ، عن رياح قادمة من الغرب بسرعة 20 ميلاً في الساعة. هذا هو متجه السرعة (السرعة) للريح. لوصف القوة أو التسارع بشكل كامل ، تحتاج إلى المقدار والاتجاه. على سبيل المثال ، في يوم ثلجي ، تسحب مزلجة طفل في الاتجاه الأمامي بقوة مقدارها 50 نيوتن ، وتتسارع في نفس الاتجاه بمعدل 0.5 متر لكل ثانية مربعة.

يبدو قانون نيوتن الثاني للحركة بسيطًا بدرجة كافية: اضغط على جسم ذي كتلة معينة ، فيتسارع بناءً على مقدار القوة والكتلة. ينتج عن القوة الصغيرة ذات الكتلة الكبيرة تسارع بطيء ، وتعطي القوة الكبيرة ذات الكتلة الصغيرة تسارعًا سريعًا. ماذا يحدث عندما لا توجد قوة؟ تعطي القوة التي تساوي صفرًا على أي كتلة تسارعًا صفريًا. إذا كان الكائن ثابتًا ، فإنه يظل ثابتًا ؛ إذا كان يتحرك ، فإنه يستمر في التحرك بنفس السرعة والاتجاه. ضع في اعتبارك أنه يمكن مشاركة عدة قوى في نفس الوقت. على سبيل المثال ، تربط حبلًا حول صخرة وتسحب بكل قوتك. هناك قوة وكتلة ، لكن الصخرة لا تتزحزح ، لذا فإن التسارع يساوي صفرًا. تلغي قوة الاحتكاك بين الصخرة والأرض قوة شدك. أنت بحاجة إلى قوة أكبر بكثير ، على سبيل المثال من الجرار ، لتحريك الصخرة.