ما القوة؟
القوة دفع أو سحب يؤثر في جسم. قد تغير القوة سرعة الجسم أو اتجاه حركته أو شكله. عندما تدفع عربة التسوق فأنت تؤثر فيها بقوة، وعندما تجذب الأرض الكرة إلى أسفل فهي تؤثر فيها بقوة الجاذبية.
محصلة القوى
في أغلب المواقف لا توجد قوة واحدة فقط. قد تؤثر عدة قوى في الجسم في الوقت نفسه: الجاذبية، الاحتكاك، قوة الدفع، قوة الشد، ورد الفعل من السطح. المهم في تحديد الحركة هو محصلة القوى، أي القوة الكلية الناتجة من جمع تأثير القوى مع اتجاهاتها.
القوى المتوازنة
القوى المتوازنة هي قوى تلغي تأثير بعضها بعضًا، فتكون المحصلة صفرًا. إذا كان كتاب ساكنًا على طاولة، تؤثر الجاذبية إلى أسفل، وتؤثر الطاولة بقوة إلى أعلى. عندما تتساوى القوتان يبقى الكتاب ساكنًا. وإذا كان جسم يتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم، فإن القوى عليه قد تكون متوازنة أيضًا.
القوى غير المتوازنة
القوى غير المتوازنة تعني أن المحصلة لا تساوي صفرًا. عندها يتغير مقدار السرعة أو الاتجاه، أي يحدث تسارع. التسارع لا يعني دائمًا أن الجسم صار أسرع فقط؛ قد يعني أنه تباطأ أو غير اتجاهه.
العجلة أو التسارع
العجلة هي معدل تغير السرعة المتجهة مع الزمن. إذا زادت سرعة السيارة فهي تتسارع. إذا ضغط السائق على الفرامل فهي تتسارع أيضًا بمعنى علمي، لكن التسارع هنا عكس اتجاه الحركة فيسبب التباطؤ. وإذا انعطفت السيارة بسرعة ثابتة فهي تتسارع لأن اتجاه الحركة تغير.
دور الكتلة
كلما زادت كتلة الجسم احتاج إلى قوة أكبر لتغيير حركته بالمقدار نفسه. دفع عربة فارغة أسهل من دفع عربة مملوءة. لذلك لا يكفي أن نعرف القوة وحدها؛ الكتلة مهمة أيضًا.
أمثلة امتحانية محلولة
السؤال: جسم ساكن تؤثر فيه قوتان متساويتان ومتعاكستان. ماذا يحدث؟
الإجابة: يبقى ساكنًا لأن القوى متوازنة.
السؤال: إذا أثرت قوة أكبر نحو اليمين من القوة نحو اليسار، في أي اتجاه تكون المحصلة؟
الإجابة: نحو اليمين.
السؤال: هل تغيير الاتجاه يعد تسارعًا؟
الإجابة: نعم، لأن السرعة المتجهة تغيرت.
مفاتيح حل سريعة
- محصلة صفر = لا تغير في الحركة.
- محصلة غير صفرية = تغير في الحركة.
- التسارع قد يكون زيادة سرعة أو نقصانها أو تغير الاتجاه.
- الجسم الأكبر كتلة يحتاج قوة أكبر لتغيير حركته.
مصادر موثوقة للاستزادة
- OpenStax Physics - Newton’s Laws and Motion: https://openstax.org/books/physics/pages/4-introduction
- Khan Academy - Forces and Newton’s laws: https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws