و قوة صافية تعرف بأنها مجموع كل القوى المؤثرة على كائن. مثال؟ عندما تركل كرة قدم ، تقلع الكرة وتتحرك في الهواء. في تلك اللحظة ، هناك قوة محصلة تؤثر على الكرة. عندما تبدأ الكرة في العودة إلى الأرض وتتوقف أخيرًا ، هناك قوة محصلة تؤثر على الكرة أيضًا.
ينص قانون نيوتن الثاني على أنه "عندما تؤثر قوة محسوسة على جسم ما ، فإن ذلك الجسم يجب أن يتسارع ، أي تتغير سرعته من ثانية إلى ثانية". عندما تقوم بركل كرة القدم لأول مرة ، فإنها تتسارع ، وعندما تبدأ كرة القدم في التوقف حتى تتوقف ، فإنها تتسارع أيضًا.
يمكن أن يكون هناك العديد من القوى التي تؤثر على الجسم ، وعندما يتم جمع كل هذه القوى معًا ، فإن النتيجة هي ما نسميه القوة الكلية المؤثرة على الجسم.
إذا كانت القوة الكلية تضاف إلى الصفر ، فإن الجسم لا يتسارع ، وبالتالي فهو يتحرك بسرعة ثابتة. إذا تمت إضافة صافي القوة إلى قيمة غير صفرية ، فإن الكائن يتسارع.
في الطبيعة ، تعارض جميع القوى قوى أخرى ، مثل الاحتكاك أو قوى الجاذبية المضادة. يمكن للقوى أن تنتج تسارعًا فقط إذا كانت أكبر من مجموع القوى المعارضة.
إذا دفعت قوة جسمًا ما ، لكنها اقترنت بالاحتكاك ، فإن الجسم لا يتسارع. وبالمثل ، إذا دفعت قوة ما ضد الجاذبية ولكنها أقل من قوة الجاذبية على الجسم ، فإنها لا تتسارع.
على سبيل المثال ، إذا تم معارضة دفعة مقدارها 15 نيوتن على جسم بقوة احتكاك مقدارها 10 نيوتن ، فإن الجسم يتسارع كما لو تم دفعه بقوة صافية غير احتكاكية تبلغ 5 نيوتن.
قانون نيوتن الثاني
يتنبأ قانون نيوتن الأول للحركة بسلوك الأشياء التي تتوازن فيها جميع القوى الموجودة.
ينص القانون الأول (يسمى أحيانًا قانون القصور الذاتي) على أنه إذا كانت القوى المؤثرة على جسم متوازنة ، فإن تسارع ذلك الجسم سيكون 0 م / ث / ث. الكائنات في حالة توازن (الحالة التي تتوازن فيها جميع القوى) لن تتسارع.
وفقًا لنيوتن ، فإن الجسم سيتسارع فقط إذا كانت هناك قوة صافية أو غير متوازنة تعمل عليه. سيؤدي وجود قوة غير متوازنة إلى تسريع الجسم وتغيير سرعته أو اتجاهه أو سرعته واتجاهه.
قانون نيوتن الثاني للحركة
يشير هذا القانون إلى سلوك الأشياء التي ليست كل القوى الموجودة متوازنة. ينص القانون الثاني على أن تسارع الجسم يعتمد على متغيرين: القوة الكلية المؤثرة على الجسم وكتلة الجسم.
يعتمد تسارع الجسم بشكل مباشر على القوة الكلية المؤثرة عليه ، وعكسًا على كتلة الجسم. مع زيادة القوة المؤثرة على الجسم ، يزداد تسارع الجسم.
مع زيادة كتلة الجسم ، ينخفض تسارع الجسم. يمكن تحديد قانون نيوتن الثاني للحركة رسميًا على النحو التالي:
"إن تسارع جسم ناتج عن قوة محسوسة يتناسب طرديًا مع حجم القوة الكلية ، في نفس اتجاه القوة الكلية ويتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم."
يمكن التعبير عن هذا البيان اللفظي في شكل معادلة على النحو التالي:
أ = Fnet / م
غالبًا ما يتم إعادة ترتيب المعادلة أعلاه إلى شكل أكثر شيوعًا كما هو موضح أدناه. القوة الكلية تساوي حاصل ضرب الكتلة في العجلة.
Fnet = م • أ
ينصب التركيز دائمًا على القوة الصافية. التسارع يتناسب طرديا مع صافي القوة. القوة الصافية تساوي الكتلة مضروبة في التسارع.
التسارع في نفس اتجاه القوة الكلية هو تسارع ناتج عن قوة محصلة. إنها القوة الكلية المرتبطة بالتسارع ، والقوة الكلية هي مجموع المتجه لجميع القوى.
إذا كانت جميع القوى الفردية المؤثرة على جسم معروفة ، فيمكن تحديد القوة الكلية.
وفقًا للمعادلة أعلاه ، فإن وحدة القوة تساوي وحدة كتلة مضروبة في وحدة تسارع.
من خلال استبدال الوحدات المترية القياسية بالقوة والكتلة والتسارع في المعادلة أعلاه ، يمكن كتابة معادلة الوحدة التالية.
1 نيوتن = 1 كجم • م / ث 2
يشار إلى تعريف الوحدة المترية القياسية للقوة بالمعادلة أعلاه. يُعرَّف نيوتن الواحد بأنه مقدار القوة المطلوبة لإعطاء كتلة قدرها 1 كجم وتسارع 1 م / ث / ث.
المقدار والمعادلة
وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، عندما يتم تسريع الجسم ، فلا بد من وجود قوة صافية تؤثر عليه. على العكس من ذلك ، إذا أثرت قوة محسوسة على جسم ما ، فسوف يتسارع هذا الجسم.
حجم القوة الكلية المؤثرة على جسم يساوي كتلة الجسم مضروبة في تسارع الجسم كما هو موضح بالصيغة التالية:
القوة الكلية هي القوة المتبقية الناتجة عن أي تسارع لجسم ما عند إلغاء كل القوى المتعارضة.
تقلل القوى المتعارضة من تأثير التسارع ، وتقلل من صافي قوة التسارع المؤثرة على الجسم.
إذا كانت القوة الكلية المؤثرة على جسم ما تساوي صفرًا ، فهذا يعني أن الجسم لا يتسارع ويكون في حالة نسميها التوازن.
عندما يكون الجسم في حالة توازن ، يمكن أن يكون هناك شيئان صحيحان: إما أن الكائن لا يتحرك على الإطلاق ، أو أن الجسم يتحرك بسرعة ثابتة. معادلة التوازن موضحة أدناه:
أمثلة
لنفكر في موقف افتراضي في الفضاء. أنت تقوم بالسير في الفضاء وتصلح شيئًا على مكوكك. أثناء العمل على الموضوع باستخدام مفتاح الربط ، يغضب ويرمي مفتاح الربط بعيدًا ، ماذا يحدث؟
بمجرد أن يترك المفتاح اليد ، فإنه سيستمر في التحرك بنفس السرعة التي أعطتها عند تحريره. هذا مثال على حالة القوة الصافية الصفرية. سيتحرك المفتاح بنفس السرعة ولن يتسارع في الفضاء.
إذا رميت نفس المفتاح على الأرض ، فسوف يسقط المفتاح على الأرض ويتوقف في النهاية. لماذا توقف؟ هناك قوة محصلة تؤثر على المفتاح ، مما يؤدي إلى إبطائه وتوقفه.
في مثال آخر ، لنفترض أنك في حلبة للتزلج على الجليد. خذ قرص هوكي وازلقه عبر الجليد.
في النهاية سيتباطأ قرص الهوكي ويتوقف ، حتى على الجليد الأملس الزلق. هذا مثال آخر على حالة ذات قوة صافية غير صفرية.
المراجع
- قاعة الفيزياء. (2016). قانون نيوتن الثاني. 11-2-2017 ، من موقع physicsclassroom.com: physicsclassroom.com.
- كارديناس ، ر. (2014). ما هو صافي القوة؟ - التعريف والحجم والمعادلات. 11-2-2017 ، من http://study.com الموقع الإلكتروني: study.com.
- IAC Publishing، LLC. (2017). ما هي القوة الصافية؟ 11-2-2017 ، من موقع Reference.com: reference.com.
- صافي القوة. (nd) قاموس ويبستر المنقح غير المختصر. (1913). تم الاسترجاع في 11 فبراير 2017 من thefreedictionary.com.
- بيرسون ، أ. (2008). الفصل القوة والحركة 5. القوة والحركة. 2-11-2017 ، من موقع Pearson Education Inc: physics.gsu.edu.