مبدأ قابلية انتقال القوات (تمارين محلولة) - جسدي - بدني - 2026

يشير مبدأ نفاذية القوى إلى أن حالة التوازن أو الحركة لجسم صلب لا تتغير إذا تم استبدال قوة معينة تعمل على نقطة معينة في الجسم بأخرى. لكي يتم النظر في هذا الأمر بهذه الطريقة ، يجب استيفاء مكانين.

الفرضية الأولى هي أن القوة الجديدة لها نفس الحجم ، والثانية هي أن نفس الاتجاه يتم تطبيقه ، حتى لو كان على نقطة مختلفة من الجسم. القوتان لها نفس النتيجة على جسم صلب ؛ لذلك ، فهي قوى مكافئة.

وبالتالي ، فإن مبدأ القابلية للانتقال يؤكد أن القوة يمكن أن تنتقل في نفس الاتجاه. وبالمثل ، تجدر الإشارة إلى أن التأثير الميكانيكي للقوة يمكن أن يكون دورانيًا ومتعددًا. مثال عملي على معنى مبدأ القابلية للانتقال هو عندما يتم دفع الجسم أو سحبه.

إذا كانت قيمة القوة التي يتم بها سحب الجسم أو دفعه هي نفسها ، وتم تطبيق القوتين في نفس الاتجاه ، فإن الحركة الناتجة هي نفسها تمامًا. وبالتالي ، لأغراض الحركة ، تكون النتيجة واحدة ، سواء تم دفع الجسم أو شده.

الهيئات الجامدة

الجسم الصلب (الذي لا يتشوه) هو أي جسم لا يتعرض للتشوه عندما يتم تطبيق قوة خارجية عليه.

فكرة الجسم الجامد لا تزال مثالية رياضية ضرورية لدراسة الحركة وأسباب حركة الأجسام.

التعريف الأكثر دقة للجسم الجامد هو الذي يعرِّفه على أنه نظام من النقاط المادية ، حيث لا يتم تعديل المسافة بين نقاط الجسم المختلفة بفعل نظام قوى.

الحقيقة هي أن الأجسام والآلات الحقيقية لا تكون أبدًا جامدة تمامًا وتتعرض للتشوهات ، حتى في أضيق الحدود ، تحت تأثير القوى والأحمال التي يتم تطبيقها عليها.

حدود مبدأ القابلية للانتقال

مبدأ القابلية للانتقال له بعض القيود. الأول والأكثر وضوحًا هو حالة أن القوة أو القوى المطبقة تعمل على جسم مشوه. في هذه الحالة ، سيختلف تشوه الجسم اعتمادًا على نقطة تطبيق القوى.

قيد آخر هو ما يمكن رؤيته في الحالة التالية. افترض أن قوتين تم تطبيقهما أفقيًا على طرفي الجسم ، كلاهما في نفس الاتجاه ولكن في الاتجاه المعاكس.

وفقًا لمبدأ القابلية للانتقال ، يمكن استبدال القوتين بقوتين جديدتين تطبقان في نفس الاتجاه ، ولكن في اتجاهين معاكسين للقوى الأصلية.

للأغراض الداخلية ، لن يكون للاستبدال أي عواقب. ومع ذلك ، بالنسبة لمراقب خارجي ، كان من الممكن أن يحدث تغيير جوهري: في حالة واحدة ستكون القوى المطبقة هي التوتر ، وفي حالة أخرى سيكونون متفهمين.

لذلك ، من الواضح أن مبدأ القابلية للانتقال قابل للتطبيق فقط من فرضية تطبيقه على المواد الصلبة الصلبة المثالية ومن منظور مراقب داخلي.

أمثلة

المثال الأول

تحدث حالة عملية لتطبيق مبدأ القابلية للانتقال عندما تريد نقل سيارة بواسطة مجموعة من الأشخاص.

ستتحرك السيارة بنفس الطريقة سواء تم دفعها أو سحبها للأمام ، طالما أن الأشخاص يمارسون القوة في نفس الخط المستقيم.

المثال الثاني

مثال بسيط آخر يتم فيه استيفاء مبدأ القابلية للانتقال هو البكرة. ولغرض الحركة ، فإن النقطة الموجودة على الوتر التي يتم تطبيق القوة عليها غير مبالية ، طالما يتم تطبيق نفس القدر من القوة. وبهذه الطريقة لا يؤثر على الحركة إذا كان الحبل أطول أو أكثر.

تمارين محلولة

التمرين 1

وضح ما إذا كان مبدأ قابلية النقل مستوفى في الحالات التالية:

الحالة الأولى

قوة مقدارها 20 نيوتن تطبق أفقيًا على جسم صلب يتم استبدالها بقوة أخرى مقدارها 15 نيوتن مطبقة في مكان آخر من الجسم ، على الرغم من تطبيق كلاهما في نفس الاتجاه.

المحلول

في هذه الحالة ، لن يتم استيفاء مبدأ القابلية للانتقال لأنه على الرغم من تطبيق القوتين في نفس الاتجاه ، فإن القوة الثانية ليس لها نفس حجم الأولى. لذلك ، لا يوجد أحد الشروط التي لا غنى عنها لمبدأ القابلية للانتقال.

الحالة الثانية

قوة مقدارها 20 نيوتن تطبق أفقيًا على جسم صلب يتم استبدالها بقوة أخرى مقدارها 20 نيوتن ، مطبقة في نقطة أخرى على الجسم وعموديًا.

المحلول

في هذه المناسبة ، لم يتم استيفاء مبدأ القابلية للانتقال لأنه على الرغم من أن القوتين لهما نفس المعامل ، إلا أنهما لا يتم تطبيقهما في نفس الاتجاه. مرة أخرى ، لا يوجد أحد الشروط التي لا غنى عنها لمبدأ القابلية للانتقال. يمكن القول أن القوتين متساويتان.

الحالة الثالثة

قوة مقدارها 10 نيوتن تطبق أفقياً على جسم صلب يتم استبدالها بقوة أخرى مقدارها 10 نيوتن مطبقة في نقطة أخرى على الجسم ، ولكن في نفس الاتجاه والاتجاه.

المحلول

في هذه الحالة ، يتم استيفاء مبدأ القابلية للانتقال ، لأن القوتين لهما نفس الحجم ويتم تطبيقهما في نفس الاتجاه والاتجاه. تم استيفاء جميع الشروط اللازمة لمبدأ القابلية للانتقال. يمكن القول أن القوتين متساويتان.

الحالة الرابعة

تنزلق القوة في اتجاه خط عملك.

المحلول

في هذه الحالة ، يتم استيفاء مبدأ القابلية للانتقال ، نظرًا لكونها نفس القوة ، فإن حجم القوة المطبقة لا يتغير وينزلق في خط عملها. مرة أخرى ، يتم استيفاء جميع الشروط اللازمة لمبدأ القابلية للانتقال.

تمرين 2

يتم تطبيق قوتين خارجيتين على جسم صلب. يتم تطبيق القوتين في نفس الاتجاه وفي نفس الاتجاه. إذا كان معامل الأول هو 15 نيوتن والمعامل الثاني هو 25 نيوتن ، فما هي الشروط التي يجب أن تلبيها قوة خارجية ثالثة تحل محل ناتج المعامل السابقتين للوفاء بمبدأ القابلية للانتقال؟

المحلول

من ناحية أخرى ، يجب أن تكون قيمة القوة المحصلة 40 نيوتن ، وهي نتيجة إضافة معامل القوتين.

من ناحية أخرى ، يجب أن تعمل القوة الناتجة في أي نقطة على الخط المستقيم الذي ينضم إلى نقطتي تطبيق القوتين.

المراجع

1. جسم صلب (بدون تاريخ). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 25 أبريل 2018 ، من es.wikipedia.org.
2. القوة (الثانية). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 25 أبريل 2018 ، من en.wikipedia.org.
3. كوتنيل ، جون د. جونسون ، كينيث و. (2003). الفيزياء ، الطبعة السادسة. هوبوكين ، نيو جيرسي: John Wiley & Sons Inc.
4. كوربن ، HC ؛ فيليب ستيهل (1994). الميكانيكا الكلاسيكية. نيويورك: منشورات دوفر.
5. فاينمان ، ريتشارد ب. لايتون. ساندز ، ماثيو (2010). يحاضر Feynman في الفيزياء. المجلد الأول: الميكانيكا والإشعاع والحرارة بشكل أساسي (طبعة الألفية الجديدة). نيويورك: كتب أساسية.