سنتناول اليوم موضوعا يتعلق بالقوة والحركة في بعدين، وهو فرع من فروع الفيزياء (الفيزياء الميكانيكية) التي تركز على دراسة حركة الجسم تحت تأثير بعدين، والقوة هي خاصية فيزيائية تؤثر في المادة وتؤثر في طبيعة الجسم أو حالته من السكون إلى الحركة، عندما نقذف صندوقا في حالة سكون، سينحرف عن مساره .
يعتبر القوة من الكميات الفيزيائية المتجهة، حيث توجد نوعين من الكميات القياسية: الكميات التي يتم قياسها فقط والكميات المتجهة التي يتم فيها قياس المقدار والاتجاه. ويرجع العالم أرشميدس بأنه أول من أشار إلى مفهوم القوة، وبعده جاء العالم نيوتن الذي تناولها بعدة قوانين وأطلق عليها اسمه وهو النيوتن. ولمعرفة كل ما يتعلق بالقوة والحركة، يجب أن تبقوا معنا في الموسوعة.
القوة والحركة في بعدين
في الماضي، كان يتم تعبير القوة باستخدام آلات خفيفة حتى جاء أرخميدس ووضع قوانين الطفو وكذلك أرسطو قام بتفسير القوة من منظور فلسفي.
الحركة هي أيضا واحدة من الخصائص الفيزيائية التي تعبر عن تغير حالة الجسم من مكان إلى آخر.
أنواع الحركة
- الحركة الأفقية : مثل حركة الإنسان في خط مستقيم أثناء المشي.
- الحركة الدورانية : ومنها حركة الكواكب حول الأرض .
- وحركة التذبذب : مثل حركة الموجات .
الحركة الدائرية
- وهي حركة الجسم المتماشية مع محيط دائرة ثابتة القطر، وتكون الحركة بسرعة ثابتة من حيث المقدار ومتغيرة من حيث الاتجاه، وتنقسم الحركة الدائرية إلى أنواع وهي:
- الحركة الدائرية المنتظمة: تحدث هذه الحركة عندما يمر الجسم بأقواس متساوية في أزمنة متساوية ، ويحدث ذلك إذا كان نصف قطر الدوران ثابتا والسرعة الابتدائية ثابتة وليكن للجسم تسارع مركزي فقط.
- الحركة الدائرية الغير منتظمة : تحدث هذه الحركة عندما يقطع الجسم أقواس غير متساوية في أوقات متساوية، ويتحقق ذلك إذا كان نصف القطر غير ثابت أو الانطلاق غير ثابت أو كلاهما غير ثابت، ويحدث للجسم تسارع مركزي وكذلك تسارع مماسي .
أمثلة الحركة الدائرية
- دورة الأقمار الصناعية حول الأرض
- دوران الإلكترونات حول النواة في الذرة
- دوران الترس في الآلة
- سيارة تدور حول منحنى في حلبة سباق.
ماهو التسارع المركزي
- هو تسريع الجسم في الحركة الدائرية المنتظمة ويكون اتجاهه دائما نحو المركز.
القوة والحركة في بعدين (الاتزان )
- إذا كانت محصلة القوى المؤثرة في الجسم تساوي الصفر وتلغي بعضها البعض، فإن الجسم يكون في حالة توازن، مما يدل على أنه ساكن أو متحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة .
العوامل المؤثرة في الحركة
- العوامل المؤثرة في حركة الجسم هي الحجم والكتلة، فكلما زادت كتلة الجسم كلما تحرك ببطء أكبر، والعكس صحيح في حالة الجسم الخفيف حيث يتركز ثقل الجسم في نقطة محددة تقلل من قدرة الجسم على الحركة .
أهم قوانين الحركة والقوة
- قانون نيوتن الأول : ما لم تتأثر به قوة تحرك، فإن الجسم الثابت يظل ثابتا، وكذلك الجسم المتحرك يظل متحركا ما لم تؤثر به قوة توقفه.
- قانون نيوتن الثاني : يقول إن الجسم ذو كتلة ثابتة ويتعرض لقوة معينة، يتم حساب سرعته من خلال القانون التالي: القوة = الكتلة × السرعة.
- قانون نيوتن الثالث : ينص القاعدة على أن لكل فعل رد فعل متساو له في القوة ومعاكس له في الاتجاه، عندما يؤثر جسم ما على جسم آخر بقوة محددة وفي اتجاه معين، فسيكون لهذا الجسم تأثير على الجسم الأول بنفس قوة الأثر ولكن في اتجاه معاكس .