القوة من اهم ما يمكن دراسته في الفيزياء والعلوم المختلفة لأنها تختلف حسب طبيعة حركة الجسم والمواد. لهذا فاننا سوف نسلط الضوء عليها بعيدا عن الطاقة التي سوف نفرد لها صفحة مستقلة من اجل توضيح هذه الفقرات ضمن المناهج التعليمية المصورة التي نحولها الى مقالات من أجل استغلالها للقراءة والتعلم وتحويل هذه الصفحات الى بحوث مفيدة للطلبة على الانترنت بدلا من البحث عن الكتب والمقالات ذات المحتوى المكرر.
القوة وكيف تؤثر في حركة الأجسام
- اعمل قارب صغيرة من الورق واجعله يطفو على سطح الماء، كما موضح في الشكل اعلاه.
- اؤثر في القارب بقوة خفيفة عن طريق دفعه بيدي برفق ، وفي أثناء حركته انفخ عليه نفخا خفيفا باتجاه حركته، ماذا يحدث لسرعته؟
- هل استطيع تحريك القارب بعيدا عني دون دفعه بيدي أو النفخ عليه؟ لماذا؟
- أضع المشابك الحديدية على طرف القارب الورقي الطافي على سطح الماء.
- أقرب مغناطيس بالقرب من القارب ثم أحرك المغناطيس باتجاهات مختلفة وألاحظ حركة القارب الورقي. ما الذي أثر على القارب وجعله يتحرك؟
- ما الذي يجعل القارب يبقى طافيا على سطح الماء دون ان يغطس داخل الماء؟
- ماذا أحتاج لتحريك جسم ساكن أو لايقاف جسم متحرك؟
الفكرة الرئيسة:
للقوى ميزات عدة ولها تأثيرات مختلفة على الأجسام.
نتاجات التعلم : في نهاية هذا الدرس سأكون قادرا على أن :
- أصف أنواع القوى.
- أوضح كيف تؤثر القوى في الأجسام.
- أحدد محصلة القوى عندما يخضع الجسم لأكثر من قوة واحدة.
- أقارن بين القوى المتزنة والقوى غير المتزنة.
- أحدد انواع القوی .
المفردات:
- القوة Force
- نيوتن Newton
- الوزن Weight
- قوی التماس contact force
- قوى المجال field force
- محصلة القوى Resultant force
- القوى المتزنة balanced force
- القوى غير المتزنة unbalanced force
ما هو مفهوم القوة ؟
عندما نريد الجلوس على كرسي مائدة الطعام فإننا نسحب الكرسي بعيدا عن مائدة الطعام قبل ان نجلس، ثم نقوم بدفعه تحت المائدة عند الانتهاء، اننا تؤثر بقوة في الكرسي لنحرکه، والأمر نفسه ينطبق على سائق السيارة عندما يريد تغيير اتجاه سير السيارة التي يقودها فإنه يؤثر على مقود السيارة التي يقودها، واذا اردنا رفع حقيبتنا المدرسية عن سطح الأرض فيجب ان نؤثر عليها بقوة إلى الأعلى.
كما أن بعض القوى تسبب تغيير طول الجسم المرن أو شكله، فعند ضغطنا على كرة مطاطية سنلاحظ تغير شكلها . فالقوة (F) هي كل مؤثر يغير أو يحاول أن يغير من حالة الجسم الحركية أو شكله. تقاس بوحدة تسمى النيوتن (N). ويعرف النيوتن (N) بانه: قوة جذب الأرض لجسم كتلته (1/9.81 كيلوغرام).
سؤال: ما الذي يلزم لإيقاف جسم متحرك؟
أما الوزن (W) فهو قوة الجاذبية الأرضية التي تؤثر بها الأرض في الجسم، ويساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في تعجيل الجاذبية الأرضية. W = m Xg حيث g= تعجيل الجاذبية = 9.81 بينما m= كتلة الجسم أما w= وزن الجسم.
مثال : احسب قوة الجاذبية الأرضية على حقيبتك المدرسية ذات الكتلة 6kg؟
الحل: هذه القوة تساوي وزن الحقيبة (w)
w = m X g
وزن الحقيبة W = 6 * 9.8 = 58.8N
يمكنك قياس مقدار القوة باستخدام الميزان النابضي، إذ يزداد طول نابض الميزان النابضي بزيادة تأثيرها، وعند تعلیق جسم كتلته 1kg مثلا، فان مقدار الوزن التي يقيسها الميزان النابضي تساوي 9.8N كما يظهر في الشكل .
سؤال: ماذا تقيس استطالة الميزان النابضي؟
كم نحتاج من القوة؟
إذا رفعت تفاحة كتلتها 100g من الأرض إلى سطح طاولة فان القوة اللازمة لرفعها تعادل 1N تقريبا ، اما اذا رفعت كيس يحتوي على 10 تفاحات فانه يختاج لرفعها ما يعادل 10N تقريبا . ويختلف مقدار قوة الدفع أو السحب باختلاف استخداماتها كما في الأمثلة الآتية:
- الضغطة اللازمة لإضاءة مصباح كهربائي 5N .
- السحب اللازم لفتح علبة أغذية محفوظة 20N .
- الضربة المؤثرة على كرة التنس 2000N .
كيف تمثل القوة بالرسم؟
تعد القوة من الكميات الاتجاهية التي يحتاج عند تعيينها ذكر مقدارها واتجاهها، ولغرض تمثيل القوة (F) يرسم سهم يمثل عناصرها الأربعة التالية:
- نقطة تأثير القوة: يمثلها بداية السهم .
- خط فعل القوة: يمثلها الخط الذي ينطبق عليه السهم .
- مقدار القوة: يمثلها طول السهم .
- اتجاه القوة: يمثلها رأس السهم .
مثال : اذا اردنا تمثيل قوة خط فعلها أفقي مقدارها 20N تؤثر في جسم باتجاه الشرق، نتبع الخطوات الآتية:
- ارسم المستقيم OX باتجاه الشرق.
- اختار مقياس رسم مناسب وليكن 5N/cm ، أي أن كل 5N تمثل ب 1cm على الرسم.
- حدد طول متجه القوة بالاعتماد على مقياس الرسم 5N/cm.
- F=20N شرقا، تمثل ب 4cm شرقا على الرسم .
سؤال: إذا قمت بسحب جسما معينا بحبل، فاين هو موقع نقطة تأثير القوة؟
تصنيف القوی:
تصنف القوى بحسب تأثيرها على الأجسام فتكون اما بشكل مباشر وتسمى قوى التماس او بشكل غير مباشر و تسمی قوى المجال.
قوی التماس
هي قوى تؤثر بين الأجسام ناتجة عن تماس مباشر بينهما، مثل شد نابض حلزوني بقوة اليد أو دفع اليدين لعربة محملة بالاثقال أو قوة كبس اليد لكرة مطاطية.
قوي المجال (قوى تأثير عن بعد):
هي قوى تؤثر عن بعد دون تماس فعلي بين الأجسام كالقوة المغناطيسية الناتجة من تنافر أو تجاذب الأقطاب المغناطيسية أوجذب المغناطيس للمسامير والقوى الكهربائية الناتجة من تجاذب أو تنافر الشحنات الكهربائية أو قوى الجاذبية بين الكتل، كما موضح في الأشكال.
تحديد قوی التماس وقرى المجال:
- أدع كرة تنس تفلت من يدي لتسقط إلى الأرض .
- ألاحظ ارتدادها وصعودها نحو الأعلى بعد ارتطامها بالأرض.
- أكرر العملية من على ارتفاعات مختلفة.
- ما الذي يجعل الكرة تغير اتجاهها وكذلك سرعتها بعد ارتدادها وتعود لترتفع إلى الأعلى؟
- في أي حالة تكون القوة المؤثرة في الكرة من نوع قوى التماس وفي اي حالة تكون من نوع قوی مجال؟
ما تاثير القوى في حركة الأجسام؟
ترتبط الحركة بالقوة، فالجسم المتحرك بسرعة ثابتة يجب أن تؤثر فيه اخرى معاكسة لكي توقفه، فإذا لم يؤثر عليه شيء استمر في حركته بسرعة ثابتة في الاتجاه نفسه، لذلك يمكن القول أن:
القوى تنشىء حركة:
عند ركل كرة القدم ، تجعل الكرة الساكنة تكتسب سرعة معينة فتتحرك.
القوى توقف الحركة:
عند إيقاف السيارة المتحركة باستعمال الفرامل، يحصل تباطؤ بالحركة ثم ما تلبث أن تقف السيارة.
القوى تغير اتجاه الحركة:
عند رمي كرة المنضدة بالمضرب فان الحركة يتغير اتجاهها بتأثير القوة فيها.
ما الذي يجعل الأجسام تتحرك؟
- أضع كتاب موضوع في كيس من | النايلون على طاولة ملساء.
- أحرك الكتاب بعيدا عني، ثم احركه باتجاهي .
- هل استطيع تحريك الكتاب دون لمسه بيدي أو بأية أداة؟
- ما الذي أثر في الكتاب فجعله يتحرك؟
- اذا كان ما تبذله يسمى قوة، ما نوع القوى في الحالتين؟
- استعمل الميزان النابضي لقياس مقدار القوة اللازمة لتحريك الكتاب بسرعة ثابتة.
- ماذا نحتاج لتحريك أو ايقاف جسم ما؟
سؤال: كيف يمكنك زيادة سرعة ارجوحة يجلس فيها شخص؟ وكيف يمكنك انقاص سرعتها؟
ماذا يحصل عندما تؤثر قوى عدة في جسم ؟
عادة ما يحصل أن أكثر من قوة واحدة تؤثر في جسم ما، والجسم الذي تؤثر فيه عدة قوى في آن واحد وفي نقطة واحدة فإن تأثير هذه القوى مجتمعة يسمى محصلة القوی (Fnet). كيف يمكنك إيجاد محصلة القوى؟ الجواب يعتمد على اتجاه القوى المؤثرة في الجسم.
عندما تكون القوى لها الاتجاه نفسه:
إذا دفعت انا وزميلي دراجة في آن واحد وباتجاه واحد وكما موضح في الشكل فاتجاه قوة دفع كل منهما للدراجة هو نفسه، ولحساب محصلة القوى (Fnet) تجمع القوتان F2، F1 ويكون اتجاه تلك المحصلة باتجاه القوتين F2، F1.
قوی باتجاهين متعاكسين:
لاحظ الأولاد يشدون الحبل بقوة كما في الشكل، وللقوتين اتجاهين متعاكسين، ولا يجاد محصلة القوى ( Fnet)، نطرح الصغری (F1) من الكبرى (F2) ويكون اتجاه محصلة القوى( Fnet) باتجاه تلك الأكبر .
أما إذا اثرت قوتان متساويتان في الحبل و بأتجاهين متعاكسين، فإن القوة المحصلة تساوي صفرا، ففي الشكل تلاحظ أن القوتان لهما المقدار نفسه 300N باتجاهين متعاكسين.
سؤال: لماذا يجب معرفة مقدار واتجاه جميع القوى المؤثرة في الجسم عند إيجاد محصلة القوى؟
ما القوى المتزنة ؟ وما القوى غير المتزنة؟
عند معرفتك محصلة القوى المؤثرة في جسم ما، بامكانك تحديد تاثیر محصلة القوى في حركة الجسم، قد تكون القوة المؤثرة في جسم ما متزنة او غير متزنة ويمكن تحديد ذلك من معرفة مقدار محصلة القوى المؤثرة عليه.
القوى المتزنة:
عندما تدفع انت وزميلك جسما معينا بالقوة نفسها وباتجاهين متعاكسين تكون محصلة القوى المؤثرة في الجسم تساوي صفرا (0=Fnet)، فالقوى تكون متزنة، لاحظ الشكل ادناه . والقوى المتزنة لا تسبب تغيرا في حركة الجسم المتحرك فالجسم الساكن يبقى ساكنا، والمتحرك بسرعة ثابتة يستمر على حركته ، مالم تؤثر عليه قوى خارجية.
القوى غير المتزنة:
عندما تكون محصلة القوى المؤثرة في جسم ما لا تساوي صفرا ( 0 = Fnet) تكون هذه القوى غير متزنة وينتج عنها تغير في حركة الجسم ومن الممكن أن يتغير مقدار السرعة أو اتجاهها، ومثال على ذلك حركة كرة القدم، اذ يطبق عليها قوى غير متزنة عندما يركلها اللاعبين .
سؤال: ما الفرق بين القوى المتزنة والقوى غير المتزنة؟
اسئلة عن القوة
- ما القوى ؟ وما عناصرها عند تمثيلها بالرسم؟
- ما تأثير القوى في حركة الأجسام؟
- لرفع جسم موضوع على سطح الأرض يجب أن تؤثر فيه بقوة اكبر من وزنه، لماذا؟
- اعط مثالا على قوى غير متزنة تسبب تغيير الحركة ومثا على جسم يخضع لقوى متزنة؟
- وضح الفرق بين قوى التماس وقرى المجال؟
- يدفع صبي عربة بما مقداره 8N شرقا، وفي الوقت نفسه يدفع صبي آخر العربة نفسها بمقدار 7N غربا، ما محصلة القوتين؟
- متى تكون محصلة قوتين: أ- أكبر ما يمكن؟ ب- أصغر ما يمكن ؟
- ما الذي تستطيع القوى أن تغيره عندما تؤثر في جسم ما؟
- عند إيجاد محصلة القوى يجب أن تعرف اتجاه كل القوى المؤثرة في جسم ما، لماذا؟
- عند رمي حجر إلى الأعلى يتوقف لحظة ثم يسقط ، ما اسم القوة المؤثرة فيه عند تلك اللحظة؟
- اذا كانت سيارة تتحرك بسرعة ثابتة المقدار فهل يلزم أن تكون واقعة تحت تأثير قوى متزنة؟
إضافة تعليق
يجب عليك تسجيل الدخول او التسجيل لتستطيع اضافه تعليق .