- ما هي القوة؟
- خصائص القوة
- أنواع القوة
- وحدات القوة
- كيف تقاس القوة؟
- أمثلة على القوة
- القوة والحركة
- قوة الجاذبية
- القوى بين الجزيئات
نفسر ماهية القوة بالنسبة للفيزياء وخصائصها وأنواعها وفقًا لكل نظرية. أيضا ، كيف يتم قياسه وأمثلة مختلفة.
ما هي القوة؟
من الناحية الفنية ، القوة هي كمية قادرة على تعديل كميةحركة أو شكل معين من الجسم أو أ الجسيم. لا ينبغي الخلط بينه وبين مفاهيم الجهد أوطاقة.
بشكل عام ، يتم شرح مفهوم القوة من حيث علم الميكانيكا الكلاسيكية التي أنشأتها مبادئ إسحاق نيوتن (1642-1727) ، والمعروفة باسم قوانين الحركة ونشرت في 1687 في مبادئ الرياضيات.
وفقًا للميكانيكا الكلاسيكية ، فإن القوة التي تؤثر على الجسم مسؤولة عن التغيرات في حالته الحركية ، مثل مساره المستقيم ومساره. الإزاحة الزي الرسمي وطباعة أ التسريع (أو تباطؤ). علاوة على ذلك ، فإن أي قوة تؤثر على الجسم تولد نفس القوة ، ولكن في الاتجاه المعاكس.
نتحدث عادةً عن القوة في حياتنا اليومية ، دون الحاجة بالضرورة إلى استخدام هذه الكلمة كـ جسدي - بدني. تدرس الفيزياء القوة ووفقًا لها ، يتم التعرف على أربع قوى أساسية على المستوىالكم: قوة الجاذبية ، القوة الكهرومغناطيسية ، القوة النووية الشديدة والقوة النووية الضعيفة.
في المقابل ، في الميكانيكا النيوتونية (أو الكلاسيكية) ، هناك العديد من القوى الأخرى التي يمكن تحديدها ، مثل قوة الاحتكاك ،قوة الجاذبية، قوة الجاذبية ، إلخ.
خصائص القوة
يمكن اعتبار القوة ككيان مادي يصف شدة التفاعلات بين الأشياء ، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـطاقة.
بالنسبة للميكانيكا الكلاسيكية ، تتكون كل قوة من مقدار و a تبوك، وبالتالي تدل عليه بالمتجه. هذا يعني أنها كمية متجهة وليست كمية.
أنواع القوة
هناك عدة أنواع من القوة ، حسب طبيعتها وتركيزها:
وفقًا لميكانيكا نيوتن:
- قوةاحتكاك. إنها القوة التي تعارض تغيير حركة الأجسام ، مما يؤدي إلى حدوث أ قدرة التحمل للتخلي عن حالة الراحة ، أو الحركة ، كما يمكن أن ندركها عند البدء في المشي بجسم ثقيل عند دفعه.
- قوة الجاذبية. إنها القوة التي يمارسها الجماعية من الجثث على الأشياء القريبة ، وجذبها تجاه بعضها البعض. تصبح هذه القوة ملحوظة عندما تكون كل أو بعض الأجسام المتفاعلة ضخمة جدًا. المثال بامتياز هو كوكب الأرض والأشياء والكائنات أننا نعيش على سطحه. هناك قوة جاذبية بينهما.
- القوة الكهرومغناطيسية إنها القوة الجذابة والمُنفِعة التي تتولد عن تفاعل المجالات الكهرومغناطيسية.
يمكنك أيضًا التحدث عن:
- قوة الاتصال. إنها القوة التي تمارس من الاتصال الجسدي المباشر بين جسم وآخر.
- القوة على مسافة. إنها القوة التي يمكن أن تمارس دون أي اتصال جسدي بين الجثث.
وفقًا للميكانيكا النسبية أو الآينشتاين:
- قوة الجاذبية. إنها القوة التي يبدو أنها موجودة عندما تنحني الأجسام الضخمة الفراغ–طقس من حولهم ، مما يجبر الأشياء الصغيرة على انحراف مساراتها والاقتراب منها.
- القوة الكهرومغناطيسية إنها القوة التي تمارسها المجالات الكهرومغناطيسية على الجسيمات المشحونة في موضوع، بعد التعبير عن قوة لورنز.
وفقًا لميكانيكا الكم:
- قوة الجاذبية. إنها القوة التي تمارسها الجماهير على الأخرى ، كونها قوة ضعيفة ، في اتجاه واحد فقط (جذابة) ، لكنها مؤثرة على مسافات طويلة.
- فرضالكهرومغناطيسي. إنها القوة التي تؤثر على الجسيمات المشحونة كهربائيًا والمجالات الكهرومغناطيسية التي تولدها ، كونها القوة التي تسمح بالترابط الجزيئي. إنه أقوى من الجاذبية وله حاستان (الانجذاب-التنافر).
- قوة نووية قوية. إنها القوة التي تحافظ على نوى ذرات مستقرة مع بعضها البعضالنيوترونات صالبروتونات. إنه أكثر كثافة من الكهرومغناطيسية ، لكن نطاقه أقل بكثير.
- قوة نووية ضعيفة. إنها القوة المسؤولة عن الاضمحلال الإشعاعي ، وهي قادرة على إجراء تغييرات في المادة دون الذرية ، بنطاق أقل حتى من القوى النووية القوية.
وحدات القوة
وفق النظام الدولي، القوة تقاس بوحدات تسمى نيوتن (N) ، تكريما للفيزيائي البريطاني العظيم. تتوافق هذه الوحدات مع 100000 داين وتُفهم على أنها مقدار القوة المطبقة خلال ثانية واحدة على أ الجماعية من الكيلوجرام لتكتسب سرعة متر واحد في الثانية. وهذا يعني أن:
1 ن = (1 كجم × 1 م) / 1 ثانية 2
هناك وحدات أخرى للأنظمة المترية الأخرى ، والتي تعادل نيوتن:
- 1 كيلوغرام قوة أو كيلوبوند يساوي 9.81 نيوتن
- 1 باوند-القوة يساوي 4.448222 نيوتن
كيف تقاس القوة؟
مقياس القوة هو الجهاز المثالي لقياس القوة. كما أنها تستخدم لحساب وزن من الأشياء. تم اختراعه بواسطة إسحاق نيوتن نفسه ، باستخدام شد الربيع و قانون مرونة هوك، بطريقة مشابهة لمقياس الربيع.
تتبع الإصدارات الحديثة من مقياس الدينامومتر نفس المبدأ ولها خطافات أو حلقات في نهايات جسمها الأسطواني ، حيث يوجد بداخله زنبرك أو لولب يعمل بمثابة زنبرك. في أحد نهاياته قياس القوة (في بعض الحالات قد تظهر على شاشة رقمية).
أمثلة على القوة
هناك باستمرار أمثلة على القوة في كل مكان حولنا. من خلال ممارسة قوتنا العضلية على جسم ما لرفعه ، فإننا نهزم قوة الجاذبية. إذا دفعنا جسمًا ضخمًا بالكتف ، مثل الثلاجة ، فلن نضطر فقط للتغلب على الجاذبية، ولكن أيضًا قوة الاحتكاك التي تعارض الحركة.
يحدث الشيء نفسه عندما نلصق مغناطيس الثلاجة ، منذ القوةمغناطيسي إنه يثبت في مكانه ، لكن إذا جعلناه أقرب إلى مغناطيس آخر من خلال نفس القطب ، فسنلاحظ قوة تنافر طفيفة ، وهي سمة أخرى لنفس القوة المغناطيسية.
القوة والحركة
القوة والحركة متورطتان بقوة مع بعضهما البعض. في المقام الأول ، لأن القوة هي القادرة على بدء الحركة أو إيقافها أو تعديلها.
على سبيل المثال ، عندما تصطدم كرة بيسبول بالمضرب ، تُطبع قوة الضارب في الثانية لتحرف مسارها (نفس قوة الرامي التي أعطتها إياها في البداية ، لأن الكرة عادة في حالة سكون) ورميها بعيدًا في الميدان.
متى وجدت قوة على جسم بداخله تبوك عند النزوح ، سيكون هناك عمل تقوم به تلك القوة. العمل المطلوب لحدوث هذه الحركة يساوي الطاقة المطلوبة لتحريك الجسم. اعتمادًا على نوع القوة ونوع الحركة ، ستتوفر صيغ رياضية مختلفة لحسابها.
قوة الجاذبية
قوة الجاذبية هي تلك القوة الجاذبة التي تمارسها الكتل على المادة من حولها ، بكثافة تتناسب مع كتلتها وتتناسب عكسًا مع المسافة التي تفصل بينها.
في الواقع، فإنشمس إنه يجذب كوكبنا من مسافة بعيدة ، بنفس القوة التي تجذبنا نحن الذين نعيش على سطحه. يمكن التغلب على الجاذبية للحظات ، كما نفعل عند القفز ، لكننا في النهاية سنستسلم لها. كل ما يرتفع بحرية ، يجب أن ينزل.
القوى بين الجزيئات
هم أولئك الذين يحتفظونالجزيئات معا ، تشكيل الهياكل أكثر تعقيدًا وذات كتلة أكبر ، اعتمادًا على طبيعة ذرات متضمن. هذا هو السبب في أنها تُعرف أيضًا باسم الروابط بين الجزيئات أو الروابط الذرية. يمكن أن تكون هذه القوى من نوعين:قوات فان دير فال أو جسور الهيدروجين.