إذا كنت ترغب في معرفة ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محصلة في جسم What happens when a net force acts on an object فأنت بحاجة إلى التعرف على مفهوم القوة المحصلة المعروفة أيضًا باسم القوة الصافية، وكيفية العثور عليها عندما يتعرض جسم لقوى متوازية بالإضافة إلى قوى غير متوازية وحتى تتمكن من الإجابة على السؤال بكل سهولة سنقدم لك مجموعة من الأمثلة التي تساعدك في لهم فكرة القوة المحصلة، فهي أفكار يمكنها أن توضح لك كيفية حساب القوة المحصلة بكل سهولة.
ما هي القوة المحصلة؟
قبل أن نتعرف على ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محصلة في جسم، من الضروري التعرف على مفهوم القوة المحصلة، وهو عندما يخضع جسم لعدة قوى، فإن القوة المحصلة هي القوة التي تنتج وحدها نفس التسارع الذي تنتجه كل تلك القوى، على سبيل المثال، إذا أثرت أربع قوى على جسم ما وتسببت في تسارعه بمقدار 1 م/ث 2 جنوبًا، فإن القوة المحصلة هي القوة التي إذا تم تطبيقها بمفردها على الكتلة، فإنها ستجعلها تتسارع أيضًا بمقدار 1 م/ث 2 جنوبًا.
لذلك يمكننا القول إن القوة المحصلة هي القوة الكلية المؤثرة التي تؤثر على الجسم مع اتجاهاته، علاوة على ذلك عندما يكون الجسم في حالة سكون أو يتحرك بنفس السرعة، يجب أن تكون القوة المحصلة صفرًا، وذلك لأن جميع القوى تؤثر في نفس الاتجاه، ويجب أن يكون مجموع القوى متساويًا، يعد مفهوم القوة المحصلة مهمًا في الميكانيكا لأنه يسمح لنا بالتنبؤ بحركة الجسم بناءً على القوى المؤثرة عليه، من خلال تحليل القوى المؤثرة على جسم ما وتحديد القوة الناتجة، يمكننا التنبؤ بكيفية تحرك الجسم أو تسارعه.
ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محصلة في جسم
عندما تؤثر قوة محصل على جسم ما، فإن الجسم يتسارع، أي أنه يتحرك بمعدل متزايد في الاتجاه الذي تؤثر فيه القوة، وهذا يعني أن الجسم سيتحرك بشكل أسرع ما لم تكن هناك قوة تؤثر في الاتجاه المعاكس، إذا كان هناك توازن بين القوى المؤثرة على الجسم فإن الجسم سيبقى في حالة سكون، أي أنه لن يتحرك في أي اتجاه تتم دراسة مفهوم القوى الصافية في الفيزياء بشكل عام وهو ضروري جدًا لفهم حركة الأجسام وسلوكها، عندما تعرف مفهوم القوى المحصلة، يمكنك التنبؤ بحركة الجسم واتخاذ القرارات المناسبة للحفاظ على السلامة والكفاءة.
كيفية حساب القوة المحصلة؟
حتى نفهم ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محصلة في جسم يجب العلم أن يمكن للقوى أن تعمل في نفس الاتجاه أو في اتجاهين متعاكسين، وتكون طريقة حساب القوة المحصلة كالآتي:
القوى المؤثرة في نفس الاتجاه
عندما تؤثر القوى في نفس الاتجاه، يمكن إيجاد القوة المحصلة ببساطة عن طريق جمع مقادير القوى معًا، على سبيل المثال إذا كانت قوتان مقدارهما 10 نيوتن و15 نيوتن تؤثران في نفس الاتجاه، فإن القوة المحصلة ستكون:
القوة المحصلة: 10 نيوتن + 15 نيوتن = 25 نيوتن، وفي هذه الحالة سيكون اتجاه القوة المحصلة هو نفس اتجاه القوى الفردية.
القوى التي تعمل في الاتجاه المعاكس
عندما تؤثر القوى في اتجاهين متعاكسين، يمكن إيجاد القوة المحصلة عن طريق طرح مقدار القوة الأصغر من مقدار القوة الأكبر، سيكون اتجاه القوة المحصلة في اتجاه القوة الأكبر، على سبيل المثال إذا كانت قوتان مقدارهما 20 نيوتن و10 نيوتن تؤثران في اتجاهين متعاكسين، فإن القوة المحصلة ستكون:
القوة المحصلة= 20 نيوتن – 10 نيوتن = 10 نيوتن، في هذه الحالة، سيكون اتجاه القوة المحصلة في اتجاه القوة 20 N.
من المهم أن نلاحظ أنه عندما تؤثر القوى بزاوية مع بعضها البعض، لا يمكنك ببساطة إضافة أو طرح مقاديرها، في هذه الحالة، ستحتاج إلى استخدام جمع المتجهات أو قانون نيوتن الثاني للحركة لإيجاد القوة المحصلة.
اقرأ أيضًا:
ما هو سبب السؤال الذي يفتح أبواب الاكتشاف والتفكير العميق
ألغاز حيوانات بحرف الثاء للتسلية
ما هو العلاج البيولوجي للسرطان والروماتيزم
ما هو سبب السؤال الذي يفتح أبواب الاكتشاف والتفكير العميق
مقدار القوة المحصلة
تذكر أن القوة هي كمية متجهة، لذلك نستخدم ناقص للإشارة إلى اتجاهها، على سبيل المثال، إذا اخترنا الاتجاه الصحيح ليكون موجبًا، فإن أي قوة إلى اليسار لها علامة ناقص أمام قيمتها، مقدار القوة المحصل هي كمية قياسية، لذلك في حالة وجود قوى متعددة تؤثر على جسم ما، فإن مقدار القوة المحصلة هو مجرد حجم القوة دون اتجاهها، أي أننا نسقط علامة الطرح أمام الرقم (إذا كان موجودًا).
قانون نيوتن الثاني للحركة
ينص قانون نيوتن الثاني للحركة على أن تسارع الجسم يتناسب طرديا مع القوة المحصلة المؤثرة على الجسم ويتناسب عكسيا مع كتلته، فإذا عرفنا كتلة الجسم “m” وتسارع القوى المؤثرة عليه، فيمكننا تطبيق قانون نيوتن الثاني لحساب القوة الناتجة، في الواقع، وفقًا لقانون نيوتن الثاني، فإن تسارع جسم كتلته m يرجع إلى القوة F وحدها، وذلك يعني أن F = ma.
هذه هي القوة المحصلة F، وهكذا يمكننا كتابة
R=ma، وهذا يعني أن القوة الناتجة R تساوي حاصل ضرب ma وتعمل في نفس اتجاه a.
أمثلة محلولة على صيغة القوة المحصلة
اطلع على الأمثلة الآتية حتى تتعرف أكثر على ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محصلة في جسم.
مثال 1: ما هو FR عندما تؤثر أربع قوى على جسم في نفس الوقت، مثل N 100 N 30 N، 20 N، و 55 N، مع قوة 55 N تعارض القوتين الأخريين؟
البيانات المقدمة
- N 100 = F 1.
- N 30 = F 2.
- N 20 = F 3.
- N -55 = F 4.
\(F_R = F_{1} + F_{2} + F_{3} + F_{4}\)
\(F_{R} = 100 + 30 + 20 – 55\)
(F_{R} = 95 N)
مثال 2: افترض أن ثلاث قوى مقدارها 50 نيوتن، و60 نيوتن، و20 نيوتن. تعمل جميعها على نفس الجسم في نفس الوقت، اتجاه 20 N هو عكس اتجاه الاتجاهين الآخرين، احسب القوة الناتجة .
البيانات المقدمة
- N 50 = F 1.
- N 60 = F 2.
- N 20 = F 3.
القوة سالبة لأنها تتعارض تمامًا مع القوتين الأخريين، لذلك يمكن استخدام الصيغة التالية لحساب القوة المحصلة:
\(F_{R}=F_{1}+F_{2}+F_{3}\)
\(F_{R} = 50 + 60 – 20\)
\(F_{R} = 90 N\)
ونتيجة لذلك فإن القوة المحصلة ستكون 90 نيوتن.
الأسئلة الشائعة
كيفية العثور على القوة المحصلة لثلاث ناقلات؟
القوة المحصلة هي المجموع المتجه للقوى الثلاث المؤثرة على هذا الجسم.
كيفية العثور على زاوية القوة الناتجة؟
ظا الزاوية المحصورة بين القوة المحصلة ومركبتها الأفقية يساوي المركبة الرأسية للقوة المحصلة مقسومة على مركبتها الأفقية.
ما وحدة القوة المحصلة؟
وبما أن القوة المحصلة ليست سوى مجموع كل القوى المؤثرة على الجسم، فإنها تقاس بوحدة القوة في النظام الدولي للوحدات، أي نيوتن (N)، ويقاس أيضًا kgm-1s-2.
ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محصلة في جسم واحد من الأسئلة المتكررة والتي يجب أن تتم دراستها، ولكن انتبه أن القوة الصافية ليست سوى القوة المحصلة المؤثرة على الجسم. إنه نتيجة القوى المؤثرة على الجسم.
