درس الفصل الثالث : القوة وقوانين نيوتن

القوة وأنواعها

3 ـ 1 القوة وأنواعها 

• القوة : مؤثر خارجي يغير من حالة الجسم من حيث الحركة أو السكون ، أو يحاول تغييرها أو يغير من شكل الجسم .

• الحالة الحركية : حالة الجسم من حيث سكونه أو حركته . 

• القوة : هي كذلك كمية فيزيائية متجهة يتم وصفها بتحديد مقدارها واتجاهها ونقطة تأثيرها . 

وعند تمثيل القوة بالرسم نعبر عنها بقطعة مستقيمة يتناسب طولها مع مقدار القوة ، ويحدد اتجاهها بوضع سهم على إحدى نهايتي القطعة المستقيمة ؛ ليدل على اتجاه القوة.

وفي النظام العالمي للوحدات ،تُقاس القوة بوحدة نيوتن انظر الشكل الذي يوضح تأثير قوة في صندوق مقدارها 5 نيوتن ، واتجاهها نحو اليمين.

3 ـ 1ـ 2  أنواع القوى 

• الوزن (قوة الجاذبية) تنشأ بين الكتل إذ تؤثر كل كتلة في الأخرى بقوة دون أن تتلامس الكتل معا

ويكون هذا التأثير عن بعد مثل قوة جذب الأرض لأجسامنا . 

• قوة الاحتكاك : تنشأ بين السطوح التي ينزلق بعضها فوق بعض ، وتكون معاكسة لاتجاه الحركة .

• قوة الشد : هي القوة التي تؤثر في الأجسام من خلال سحبها بواسطة حبل أو غيره . 

• القوة العامودية : هي القوة التي يؤثر السطح بها على جسم يلامسه ، وتكون دائما عمودية

على السطح ، مثل القوة التي تحمل بها الطاولة كتابا موضوعا فوق سطحها .

تصنف هذه القوة وغيرها بأنها قوى دفع أو قوى سحب ؛ فقوة الجاذبية ، وقوة الشد في الحبل مثلا تعد قوى سحب ، اذكر أمثلة على قوى الدفع.

3 ـ 1ـ 3  القوة المحصلة  

القوة المحصلة : هي قوة مفردة تعادل في تأثيرها مجموعة القوى المؤثرة في الجسم .

قوانين القوة المحصلة :

• إذا كانت القوتان في الاتجاه نفسه فإن : ق المحصلة  = ق 1 + ق 2

• إذا كانت القوتان في اتجاهين متعاكسين فإن : ق المحصلة  = ق 1 -  ق 2

أما إذا كانت القوتان متساويتين مقدار كل منهما (ق) ، ومتعاكسين في الاتجاه ، فإن محصلنهما تكون صفرا.

ق المحصلة = ق - ق = صفرا

وهنا ينعدم تأثير القوتين في الجسم ، إذ تلغى كل منهما تأثير الأخرى ، والجسم الواقع تحت تأثير قوتين أو أكثر محصلتها تساوي صفرا ، يكون في حالة اتزان وتوصف القوى في هذه الحالة بأنها قوى متزنة.

قوانين الحركة لنيوتن

3 ـ 2 ـ 1 القانون الأول في الحركة لنيوتن 

• ينص القانون الأول في الحركة على أن : الجسم الساكن يبقى ساكنا ، والجسم المتحرك في خط مستقيم

بسرعة ثابتة يبقى كذلك ، مالم تؤثر فيه قوة محصلة .  

يشير القانون الأول في الحركة إلى أن الجسم قاصر عن تغيير حالته الحركية من تلقاء نفسه، وهذه الخصيصة المهمة للأجسام تعرف بالقصور الذاتي، إذ تصف ميل الأجسام للمحافظة على حالتها الحركية ؛ فالجسم الساكن يميل إلى أن يبقى على حالته الحركية (وهي السكون) والجسمر المتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة يميل إلى أن يبقى على حالته الحركية تلك ؛ لذا يعرف القانون الاول في الحركة بقانون القصور. 

3 ـ 2 ـ 2 القانون الثاني في الحركة لنيوتن 

• ينص القانون الثاني في الحركة على أن : إذا أثرت قوة في جسم أكسبته تسارعا باتجاهها يتناسب طرديا معها .   

ويعبر عن القانون الثاني رياضيا : ق المحصلة  = ك × ت 

3 ـ 2 ـ 3 القانون الثالث في الحركة لنيوتن 

• ينص القانون الثاني في الحركة على أن : إذا تفاعل جسمان (أ ، ب) فإن القوة التي يؤثر بها الجسم (ب) في الجسم (أ)

تساوي في المقدار وتعاكس في الاتجاه القوة التي يؤثر بها الجسم (أ) في الجسم (ب) 

ويعبر عن ذلك بصورة رياضية  : ق أ ب =  - ق ب أ

نستخلص من القانون الثالث في الحركة لنيوتن الملاحظات الآتية :

- الفعل ورد الفعل قوتان تنشأن معا وتختفيان معا.

- لقوتي الفعل ورد الفعل طبيعة واحدة ، فّا كان الفعل قوة جاذبية يكون رد الفعل قوة جاذبية أيضا.

- الفعل ورد الفعل قوتان لا تؤثران في الجسم نفسه ، إنما في جسمين مختلفين. وبالتالي لا يمكن ان تكون محصلة الفعل ورد الفعل تساوي صفرا.

3 ـ 2 ـ 4  قانون الجذب العام 

نص قانون الجذب العام : توجد قوة تجاذب بين أي جسمين في الكون ، تتناسب طرديا مع كتلتيهما وعكسيا مع مربع المسافة بينهما .

ينطبق قانون الجذب العام على الأأجسام الصغيرة والكبيرة ولكن لا يمكن ملاحظة اثر القوة المتبادلة بين الجسمين المتجاذبين إلا في حال الكتل الكبيرة.

أمثلة على قوانين الحركة

• حمّالة الأمتعة فوق المركبات 

• اقلاع الطائرة 

• اطلاق الصاروخ 

• الهبوط بالمظلة