المحتويات
ما هو قانون القوة المحصلة المؤثرة
ما هو قانون القوة المحصلة المؤثرة … وضعه العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن لكي يفسر الحركة للكثير من الأشياء الفيزيائية، وقد اعتبرت قوانينه ونظرياته من الأساسيات المهمة لعلم الفيزياء في كل العصور لما فيها القانون الأول لنيوتن.
من هو العالم إسحاق نيوتن؟
- يمكن أن نطلق عليه لقب السير إسحاق نيوتن، فإسحاق نيوتن يعتبر واحد من أبرز العلماء.
- الذين ساهموا في شتى العلوم ومختلف مجالاتها وفروعها أهمها علما الرياضيات والفيزياء.
- فهو يعد الرمز الأشهر من رموز ثورات العلم لما قدمه من نظريات وقوانين وأفكار.
- قد نفعت العالم كلها بعده وتم اعتمادها كأساس لكثير من الاكتشافات الجديدة.
- ولم تتوقف إسهاماته عند هذا الحد فقط، بل ساهم في مجالات أوسع كالبصريات.
- التي أصبح واحدا من علماؤها، ومن المشاركين في تكوين قواعد وأسس علمي التفاضل والتكامل.
اكتشافات إسحاق نيوتن
- بسبب شهرة وشيوع قصة نيوتن والتفاحة في كثير من المناهج العلمية للمراحل الدراسية المختلفة أكثر من غيرها.
- فقد اعتقد بعض الناس إن اكتشاف نيوتن الجانبية الأرضية هي إنجازه الوحيد.
- إلا إنه قد قام بإنجاز الكثير والكثير من الأعمال والاكتشافات التي جعلته واحد من رواد الفيزياء ومن مؤسسي قوانينها.
- فقد أدى ما قام باكتشافه في علمي التفاضل والتكامل إلى رسم الطريق في إيجاد حلا المسائل الرياضية حتي اليوم.
- وقد أنارت اكتشافاته في علم البصريات إلى كثير من الدراسات بخصوص الضوء ابيض اللون ومعرفة الوان الطيف.
- حيث إن ما قام بإنجازه في مواضيع الضوء كانت السبب في شهرته.
- كما إنه قام بتطوير قوانينه الثلاثة بخصوص الحركة والتي قامت بإرساء وتشكيل أول مبادئ رئيسية لعلم الفيزياء الحديث.
- وهذا ما سوف نتناول في موضوعنا بالتفصيل من قوانين نيوتن الثلاثة.
- وخصوصا القانون الأول الذي يحتوي قانون القوة المحصلة المؤثرة.
قانون نيوتن الأول
- ينص قانون نيوتن الأول على قانون القوة المحصلة المؤثرة.
- “الجسم الساكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرّك يبقى متحركاً، مالم تؤثر عليه قوى ما”.
- فينص القانون الأول لنيوتن على إنه إذا أصبحت القوة المحصلة.
- “المجموع الاتجاهي للقوى المؤثرة على جسم ما” مساوية للصفر، فإن سرعة هذا الجسم يجب أن تكون ثابتة.
- ويمكننا إن نعتبر السرعة من الكميات المتجهة التي يتم التعبير عن قدرها عن طريق سرعته واتجاهه أي اتجاه حركة الجسم.
- فحين نقول أن السرعة لجسم ما ثابتة فإن معناها أن الاتجاه والمقدار كلاهما ثابت.
بناء على قانون نيوتن الأول
- أي جسم ساكن سيظل كما هو ساكنا طالما لم تؤثر عليه أي قوي خارجية.
- الجسم المتجر سرعته لا تتغير ولا تتبدل إن لم تؤثر عليه أي قوي خارجية.
- وتسمى هذه الأنماط بالحركة المنتظمة، حيث يظل الجسم كما هو على حاله طالما لم يتأثر بقوى أخري خارجية.
- فإذا كان الجسم متحركا فيستمر في هده الحركة بدون أي تغيير في سرعته أو اتجاه حركته.
- فبدون قانون القوة المحصلة المؤثرة سينوي الجسم إن يستمر في التحرك إلى الأبد.
- لقد قام العالم إسحاق نيوتن بوضع قانون الحركة الأول لكي يكون أساسا مرجعيا في تطبيق وتكوين القوانين التي تليها.
- تفترض هذه المفاهيم وجود مرجع أو إطارا مرجعيا على الأقل يتم تسميته بإطار نيوتن.
- وهو “أي جسم لا يتأثر بقوى خارجية يتحرك في خط مستقيم وبسرعة ثابتة”.
- فلكي تكون حركة الجسم منتظمة يجب أن تكون القوة المحصلة المؤثرة عليه مساوية للصفر.
- ويمكن إن نعبر عن القانون الأول لنيوتن بآنه حركة أي جسم يتم اعتمادها في اطار مرجعي.
- حيث تنتهي المحصلة حين تكون السرعة ثابتة، فبناء عليه سيظل الجسم الساكن، المتحرك سيظلان على حالهما ما لم تؤثر قوي أخري.
- والقوانين الأولي والثانية فقط لنيوتن يتاحون في الإطار المرجع لعملية القصور الذاتي.
تفسير قانون نيوتن الأول
- في تفسير بسيط لقانون نيوتن الأول فإنه يعني بصورة مبسطة إن أي شيء.
- لا يمكن أن يتحكم بحركته أو وقوفه أو تغيير اتجاه حركته من نفسه.
- حيث إنه يلزم وجود قوة خارجية من أجل تكوين هذا التغيير.
- وهذا يعتبر عكس تعريف قانون القصور الذاتي، فباستخدام قانون القوة المحصلة المؤثرة.
- إن كانت تساوي صفر فإن الجسم سيتحرك بسرعة ثابتة.
- وان كانت سرعة الجسم نفسه تساوي صفر هذا يعني إن هذا الجسم ساكن ويبقي في حالة سكون.
- وإن تمت إضافة قوة من الخارج فإن السرعة ستتغير بسببها ويتم تحديد هذا المقدار ف التغير بواسطة قانون نيوتن الثاني.
أمثلة على قانون نيوتن الأول
- كل ما هو حولنا نستطيع إن نجد فيه مثالا من أمثلة قوانين نيوتن.
- فبالحديث عن القانون الأول لنيوتن سنجد الكثير من الأمثلة المختلفة عليه.
- باستخدام الوصف لحركة الطائرة يقوم الطيار بتغيير وضع الدواسة المسئولة عن الوقود بناء على هذا القانون.
- أو مثلا وقوع كرة أو عدة كرات من مكان في الجو، أو انطلاق صاروخ أو جسم مادي عبر الغلاف الجوي إلى الفضاء.
- أو إن الطيارة الورقية تتغير حركاتها واتجاهها حسب حالة الجو وتغيراته.
- مثلا بالانتقال أمثلة أخري في ابسط الأشياء فإن كرة الغولف نتأثر بقانون نيوتن الأول وقوانين القوة المحصلة المؤثرة.
- فتكون في حالة سكون حتي يؤثر عليا حركة عصا الغولف عند ملامستها لها.
- فهذا يؤدي إلى اختلال حالتها من التوازن إلى الحركة.
- أو في وصف حركة معينة لسيارة ما تتحرك طوال الطريق السريع بسرعة مثلا ثابتة تقدر مثلا ب 108 كيلو متر في الساعة.
- ووصف مثالا آخر على نفس القانون، فعندما يرفع السائق قوته عن الدواسة.
- فإن السيارة لن تتوقف مباشرة بل ستستمر في الحركة بنفس السرعة طالما إن القوي التي تؤثر عليها متوازنة.
- ولكن حتى مع ذلك فإن سرعتها ستأخذ في التباطؤ حتي تصل إلى حالة سكون.
- وهذا بسبب التأثير عليها من قوة خارجية وهي قوة الاحتكاك.
- التي أدت إلى توقف حركة السيارة وتغير سرعتها إلى الصفر.
- فإن قوة احتكاك السيارة بالطريق هي التي أدت إلى التوقف.
- لأنها في عكس اتجاه حركة السيارة وهما في حالة تلامس وعكس اتجاه بعض هما.
- فبدون هذه القوة الخارجية المتمثلة في الاحتكاك كانت ستستمر العربية.
- في التحرك بنفس السرعة طوال الطريق بدون توقف أو تغير في اتجاه أو مقدار السرعة.
- وبعد إن تناولنا أمثلة عديدة على قانون الحركة الأول لنيوتن سننتقل إلى تعريف القوة المحصلة نفسها.
تعريف القوة المحصلة المؤثرة
- يمكن تعريف القوة المحصلة المؤثرة بأنها “مجموع القوي التي تؤثر على جسم ما”.
- حيث إنه يتم جمع كل القوات المستقلة مع بعضها، فهي القوة التي يمكن أن تحل محل القوي الأصلية وتؤثر نفس تأثيرهم حتي.
- يمكن حساب قانون القوة المحصلة المؤثرة لمجموعة من القوى تؤثر على جسم ما بواسطة الرسم البياني.
- وذلك من خلال الرسم لمتجهاتهم في اتجاه واحد، ويكون اتجاه المحصلة معاكسة الاتجاه الدوري لهذه القوي.
- وهي بالإنجليزية يطلق عليهاTotal force.
