تعريف القوة في الفيزياء

القوة هي وصف كمي للتفاعل الذي يسبب تغييرًا في حركة الجسم. قد يكون كائن سرعة صعودا أو إبطاء أو تغيير الاتجاه ردا على قوة. بعبارة أخرى ، القوة هي أي فعل يميل إلى الحفاظ على حركة الجسم أو تغييرها أو تشويهها. يتم دفع الأشياء أو سحبها بواسطة القوى المؤثرة عليها.

يتم تعريف قوة التلامس على أنها القوة التي تمارس عندما يتلامس جسمان ماديان بشكل مباشر مع بعضهما البعض. يمكن لقوى أخرى ، مثل الجاذبية والقوى الكهرومغناطيسية ، أن تمارس نفسها حتى عبر الفراغ الفارغ للفضاء.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: الشروط الرئيسية

القوة هي المتجه; لها الاتجاه والحجم. وحدة SI للقوة هي نيوتن (N). واحد نيوتن من القوة يساوي 1 كجم * م / ث 2 (حيث يرمز الرمز "*" إلى "الأوقات").

القوة تتناسب مع التسريع، والذي يُعرَّف بأنه معدل تغير السرعة. من حيث حساب التفاضل والتكامل ، القوة هي مشتق الزخم فيما يتعلق بالوقت.

هناك نوعان من القوى في الكون: الاتصال وعدم الاتصال. تحدث قوى الاتصال ، كما يوحي الاسم ، عندما تلمس الأشياء بعضها البعض ، مثل ركل الكرة: يلمس كائن واحد (قدمك) الكائن الآخر (الكرة). قوى عدم الاتصال هي تلك التي لا تلمس فيها الأشياء بعضها البعض.

يمكن تصنيف قوى التلامس وفقًا لستة أنواع مختلفة:

• ثلاثي الأبعاد: مثل خيط يتم سحبه بإحكام
• ربيع: مثل القوة التي تمارسها عند ضغط طرفي زنبرك
• رد فعل طبيعي: حيث يقدم جسم واحد رد فعل على قوة تمارس عليه ، مثل ارتداد الكرة على سطح أسود
• احتكاك: القوة التي تمارس عندما يتحرك جسم عبر آخر ، مثل كرة تتدحرج على سطح أسود
• احتكاك الهواء: الاحتكاك الذي يحدث عندما يتحرك جسم ، مثل كرة ، في الهواء
• وزن: حيث يتم سحب الجسم باتجاه مركز الأرض بسبب الجاذبية

يمكن تصنيف قوى عدم الاتصال وفقًا لثلاثة أنواع:

• الجاذبية: والذي يرجع إلى الجاذبية بين جسمين
• الكهرباء: وذلك بسبب الشحنات الكهربائية الموجودة في جسدين
• مغناطيسي: والذي يحدث بسبب الخواص المغناطيسية لجسدين ، مثل القطبين المعاكسين لمغناطيسين يتم جذبهما لبعضهما البعض

تم تعريف مفهوم القوة في الأصل من قبل السير اسحق نيوتن في ثلاثة قوانين للحركة. هو شرح الجاذبية كقوة جذابة بين الهيئات التي تمتلكها كتلة. ومع ذلك ، الجاذبية داخل النسبية العامة لأينشتاين لا يتطلب قوة.

قانون نيوتن الأول للحركة يقول أن الجسم سيستمر في التحرك بسرعة ثابتة ما لم يتم التصرف عليه من قبل قوة خارجية. تبقى الأجسام المتحركة متحركة حتى تعمل القوة عليها. هذا هو القصور الذاتي. لن يسرعوا أو يبطئوا أو يغيروا اتجاههم حتى يعمل شيء عليهم. على سبيل المثال ، إذا حركت كرة هوكي ، فستتوقف في النهاية بسبب الاحتكاك على الجليد.

قانون نيوتن الثاني للحركة يقول أن القوة تتناسب طرديا مع التسارع (معدل تغير الزخم) لكتلة ثابتة. في هذه الأثناء ، يتناسب التسارع عكسيا مع الكتلة. على سبيل المثال ، عندما تقوم برمي الكرة على الأرض ، فإنها تمارس قوة هابطة ؛ رداً على ذلك ، فإن الأرض تمارس قوة تصاعدية تتسبب في ارتداد الكرة. هذا القانون مفيد لقياس القوى. إذا كنت تعرف اثنين من العوامل ، يمكنك حساب العامل الثالث. أنت تعرف أيضًا أنه إذا كان الجسم يتسارع ، فيجب أن تكون هناك قوة تعمل عليه.

قانون نيوتن الثالث للحركة يتعلق بالتفاعلات بين شيئين. تقول أنه لكل فعل هناك رد فعل متساو ومعاكس. عندما يتم تطبيق القوة على كائن واحد ، يكون لها نفس التأثير على الجسم الذي أنتج القوة ولكن في الاتجاه المعاكس. على سبيل المثال ، إذا قفزت من قارب صغير في الماء ، فإن القوة التي تستخدمها للقفز إلى الأمام في الماء ستدفع القارب إلى الخلف أيضًا. تحدث قوى الفعل ورد الفعل في نفس الوقت.

يوجد أربع قوى أساسية التي تحكم تفاعلات النظم الفيزيائية. يواصل العلماء اتباع نظرية موحدة لهذه القوى:

1. الجاذبية: القوة التي تعمل بين الجماهير. كل الجسيمات تواجه قوة الجاذبية. إذا حملت كرة في الهواء ، على سبيل المثال ، تسمح كتلة الأرض للكرة بالسقوط بسبب قوة الجاذبية. أو إذا زحف طائر صغير خارج عشه ، فإن الجاذبية الأرضية ستسحبه إلى الأرض. في حين تم اقتراح الجاذبية كجاذبية وسيطة للجسيمات ، لم يتم ملاحظتها بعد.

2. الكهرومغناطيسي: القوة التي تعمل بين الشحنات الكهربائية. الجسيمات الوسيطة هي الفوتون. على سبيل المثال ، يستخدم مكبر الصوت القوة الكهرومغناطيسية لنشر الصوت ، ويستخدم نظام قفل باب البنك قوى كهرومغناطيسية للمساعدة في إغلاق أبواب القبو بإحكام. تستخدم دوائر الطاقة في الأدوات الطبية مثل التصوير بالرنين المغناطيسي قوى كهرومغناطيسية ، كما تفعل أنظمة النقل السريع المغناطيسي في اليابان والصين - تسمى "ماجليف" للرفع المغناطيسي.

3. نووي قوي: القوة التي تمسك نواة الذرة ببعضها البعض بوساطة الغلوونات التي تعمل عليها جسيمات دون الذرية، والآثار القديمة ، والغلاوين أنفسهم. (الجلون هو جزيء رسول يربط الكواركات داخل البروتونات والنيوترونات. الكواركات هي جزيئات أساسية تتحد لتكوين البروتونات والنيوترونات ، في حين أن العلامات العتيقة متطابقة مع الكواركات في الكتلة ولكنها معاكسة في الخصائص الكهربائية والمغناطيسية.)

4. نووي ضعيف: القوة التي يتوسطها تبادل W و Z بوزونات وينظر في اضمحلال بيتا للنيوترونات في النواة. (البوزون هو نوع من الجسيمات التي تخضع لقواعد إحصائيات بوز-آينشتاين.) في درجات الحرارة المرتفعة للغاية ، لا يمكن تمييز القوة الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية.