يسمى مجموع القوى المؤثرة في جسم ما

محصلة القوي .

يسمى مجموع القوى المؤثرة في جسم ما محصلة القوى، فقد تؤثر على الجسم عدة قوى في وقت واحد، تتمثل في القوة الواقعة عليه، وقوة الجاذبية، وقوة الاحتكاك، وكل تلك القوى تؤثر على حالة الجسم فإما أن يبقى في وضع السكون، وإما أن يتحرك وقد يغير اتجاهه، ولهذا عند حسبة محصلة القوى؛ يجب الأخذ في الاعتبار اتجاه كل واحدة، فيرمز لقوى المحصلة FNet، وقوة الجاذبية Fg، والاتجاه المعاكس تكون شحنته سالبة.

ويعد فهم محصلة القوى الواقعة على أي جسم أمر مهم؛ نظراً لأنها تفسر حركة الكائن واتجاهه، ومدى تسارعه، فإذا كانت قوى محصلة جسم ما تساوي صفر؛ فهذا يُعنى أنها لا توجد أي قوة تؤثر عليه، وأنه في حالة سكن، ولكنه إذا كان يتحرك من البداية فإنه يستمر في التحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم دون أن يغير من اتجاهه، بمعنى آخر بدون وجود محصلة القوى الواقعة على الجسم؛ يظل الجسم الساكن ساكناً، والمتحرك متحركاً في نفس الاتجاه دون توقف.

مسائل على حساب محصلة القوى

المسألة الأولى: أثناء لعبة شد الحبل، يسحب رجل سمين الحبل من أحد الجوانب بقوة قدرها 100 نيوتن، ومن الناحية الأخرى يسحب رجل نحيل الحبل بقوة قدرها 90 نيوتن، فما هو مقدار محصلة القوى؟

المسألة الثانية: عند وقوف إحدى الشاحنات أثرت عليها قوة مقدارها 70 نيوتن، فحدث احتكاك لعجلاتها مع الأرض، بلغت قوته 20 نيوتن، فما هو مقدار محصلة القوى؟

المسألة الثالثة: يسحب شخصان (أ) و (ب) حبل من طرفيه، لكن الشخص أ يقف على الجانب الأيمن، ويسحب الحبل بقوة 35 نيوتن، بينما يقف الشخص ب على الجانب الأيسر، ويسحب الحبل بقوة 25 نيوتن، احسب محصلة القوى المؤثرة على الحبل.

المسألة الرابعة: إذا كانت هناك طاولة موضوعة على الأرض، وتؤثر عليها قوة عمودية لموازنتها وجعلها في وضع الثبات قدرها 20 نيوتن، وكانت قوة الجاذبية المؤثرة عليها تساوي 30 نيوتن، احسب محصلة القوى الواقعة على الطاولة.

إجابة المسألة الأولى:

بالنظر إلى المعطيات نجد أن قوة شد الرجل الأول F1= 100 نيوتن، وقوة شد الرجل الثاني F2 = -90 نيوتن لأنها بالاتجاه المعاكس للقوة الأولى، إذن فأن محصلة القوى هي FNet = F1 + F2، أي أن FNet= 100 + (-90)، إذن

تساوي 10 نيوتن في نفس اتجاه قوة شد الرجل الأول.

إجابة المسألة الثانية:

بالنظر إلى المعطيات نجد أن القوة الواقعة على الشاحنة هي Fa = 70 N، وقوة الاحتكاك هي Ff = 20 نيوتن؛ إذن فأن مقدار محصلة القوى الواقعة على الشاحنة يمكن أن تقدر بهذا القانون FNet = Fa + Ff، وبهذا يكون قدرها FNet = 70 + (-20)،

أي أنها تساوي 50 نيوتن في نفس اتجاه القوة Fa.

إجابة المسألة الثالثة:

بالنظر إلى المعطيات نجد أن قوة الشخص أ الواقعة على الحبل هي F1 = 35 نيوتن، وقوة الشخص ب الواقعة على الحبل هي F2 = -25 N، وقد وضعت إشارة سالبة نظراً لأن اتجاه قوته معاكس للشخص الأول، إذن فأن محصلة القوى يمكن معرفتها بتطبيق هذا القانون Fnet = F1 + F2، أي أن Fnet = 35-25، فيكون

مقدارها 10نيوتن في نفس اتجاه الشخص أ.

إجابة المسألة الرابعة:

بالنظر إلى المعطيات نجد أن القوة العمودية الواقعة على الطاولة هي Fnorm = 20 نيوتن، وقوة الجاذبية Fgrav = -30 نيوتن لأنها تعاكس القوة العمودية في الاتجاه، إذن فأن محصلة القوى يمكن حسابها من خلال هذا القانون FNet= Fnorm + Fgrav أي أن FNet= 20 + (-30) وقد وضعت الإشارة سالبة نظراً لان اتجاه الجاذبية يعاكس اتجاه القوة العمودية الواقعة على الطاولة، وبهذا يكون

مقدار محصلة القوة -10 نيوتن باتجاه قوة الجاذبية (باتجاه الأرض).

[1] [2]

تعريف القوة الواقعة على جسم ما

تعرف القوة الواقعة على جسم ما أنها

كمية لها حجم واتجاه، قد تُغير من حركة الجسم أو شكله واتجاهه

، وفي علم الفيزياء الكلاسيكية يُطبق على هذه القوى عدة قوانين مثل قانون نيوتن للحركة، والقانون الثاني لنيوتن وغير ذلك، ويجد العلماء أن الجسم تقع عليه قوتين؛ الأولى هي قوى حقيقية مثل قوة الجاذبية فتسمى قوة الطرد المركزي، وتخضع لقانون نيوتن الثالث، أما الثانية فهي قوى خيالية سُميت باسم قوة القصور الذاتي، وتعرف على أنها قوة خيالية تؤثر على الجسم، فتكون مساوية لمقدار القوة الحقيقة ومعاكسة لاتجاهها، ولهذا فلا يمكن إخضاع تلك القوى الخيالية إلى قانون نيوتن الثالث. [3]

أنواع القوى المؤثرة على الجسم

قوى الاتصال.
قوى عدم الاحتكاك.

قوى الاتصال:

يعرف هذا النوع من القوى على أنه القوى الموجودة بين جسمين متلامسين، فيؤثر أحدهما على الآخر، ويمكن فهم هذا النوع عن طريق بعض الأمثلة؛ مثل: دفع عربة السوق للأمام، وركل اللاعب لكرة القدم، وكذلك فتح الباب بيدك، وغيرها من الأمثلة التي لا يمكن حصرها، وتصنف قوى الاتصال إلى 5 أنواع من القوى؛ فنجدها تتضمن كلاً من: القوة المطبقة على الجسم، والقوى العمودية، وقوة الاحتكاك، وقوة التوتر، وقوة مقاومة الهواء، وقوة الارتداد.

القوة المطبقة على الجسم: يرمز لها بالرمز Fapp، وقد تُسمى القوة العضلية، وهي قوة ناتجة من اتصال جسدين معاً، فيطبق أحدهما قوة على الآخر، ويمكن تمثيلها بشخص يدفع كرسي المكتب، فأن قوة الدفع الواقعة على الكرسي ستجعله يتحرك.
القوى العمودية: هي القوة الواقعة بين جسمين ثابتين؛ نتيجة وقوع قوى متساوية عمودية سفلية وعُلية، ويرمز لها بالرمز Fnorm، وقد نمثلها في: في القوة الواقعة بين الكتاب والمنضدة الموضوع عليها.
قوة الاحتكاك: تحدث قوى احتكاك بين جسمين عندما يحاول أحدهما التحرك بالنسبة للآخر، وهذا يتمثل في محاولة تحريك سيارة على الأرض.
قوة التوتر: هي القوة التي تقع على جسمين متصلين بحبل أو خيط أو كابل، وتلك القوة تحدث عند شد الحبل أو شد ما يربط بين الجسمين؛ لذلك فهي قوة سحب وليست قوة دفع، ويكون مقدارها واحد على طول الحبل.
قوة مقاومة الهواء: هي قوة الرياح والهواء التي تكون في الاتجاه المعاكس لحركة جسم ما، وكلما زادت سرعة حركة هذا الجسم، ارتفعت قوة مقاومة الهواء له، ولكن من الصعب التعرف على اتجاهها وقيمتها بالنظريات الرياضية، وقد تتمثل في قفز شخص بالمظلات إعاقة قوة الرياح لحركته.
قوة الارتداد: هي القوة الناتجة عن ارتباط جسم ما بجسم مضغوط مثل اللولب الرفاص، وتكون تلك القوة معاكسة لاتجاه قوة شد اللولب الرفاص، ويتناسب قدرها طردياً مع مقدار تمدد اللولب.

قوى عدم الاحتكاك:

يعرف هذا النوع من القوى على أنه القوى الموجودة بين جسمين غير متلامسين، فيؤثر أحدهما على الآخر، نتيجة عملهما من خلال الفراغ بينهما، ويمكن تمثيل تلك القوى في كلاً من: قوة الجاذبية، والقوة

الكهرومغناطيسية

، والقوة النووية الضعيفة، والقوة النووية القوية.

قوة الجاذبية: يرمز لها بالمرز Fgrav، وهي القوة الجاذبة الواقعة على جسمين، فتخفض من قدر المسافة بينهما وتُقرب كلاً منهما للآخر؛ ويمكن تمثيلها في: قوة جذب الأرض للقمر، وقوة جذب مركز الأرض للكائنات على سطح على الكوكب.
القوة الكهرومغناطيسية: هي القوة المسئولة عن ارتباط الذرات ببعضها، وأساس بنية المواد الصلبة، إذ تتضمن تفاعلات كهربائية ومغناطيسية.
القوة النووية الضعيفة: هي قوة تقع بين الجسميات فتؤدي إلى تفاعلات نووية ضعيفة، وعمليات إشعاعية، ولهذا يمكن القول بأنها أقوى من قوة الجاذبية.
القوة النووية القوية: هي القوة المسئولة عن ارتباط محتويات النواة ببعضها (البروتونات والنيترونات). [3] [4]