مدونة الفيزياء: القوة والحركة في بعدين

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ....

شرح درس القوة والحركة في بعدين – القوى في بعدين

نبدأ على بركة الله

الاتزان :

سبق أن درسنا أن الجسم يكون متزنا عندما تكون محصلة القوى المؤثرة فيه صفرا . وطبقا لقانون نيوتن الثاني لا يتسارع الجسم عندما لا توجد قوة محصلة تؤثر فيه, فجميع القوى المؤثرة تلغي بعضها البعض في هذه الحالة ,لذا يمكننا القول أنه عند اتزان الجسم فهذا يدل على انه ساكن لا يتحرك أو يتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم .

في ما سبق قمنا بحل مسائل عديدة تتضمن قوتين تؤثران في جسم ما . ولكن هل يمكن ان يحدث الاتزان بين ثلاث قوى ؟

ملاحظة : من المهم ان نعرف ان الاتزان قد يحدث مهما كان عدد القوى التي تؤثر في الجسم .

مثالا : اذا كان هناك ثلاث قوى تؤثر في جسم نقطي , ما القوة المحصلة في هذا الجسم ؟ انظر الشكل التالي .

الحل :

1- نقوم بنقل المتجهات مع المحافظة على مقاديرها واتجاهاتها .

2- يبين الشكل التالي جمع المتجهات الثلاث ( لاحظ أن المتجهات تشكل مثلثا مغلقا ) , لذا فإن القوة المحصلة تساوي صفرا , أي ان الجسم متزن .

مثال :

إذا افترضنا أن قوتين تؤثران في جسم ما وان محصلتها لا تساوي صفرا , فكيف يمكننا أن نوجد القوة الثالثة , بحيث لو جمعت القوة مع القوتين السابقتين لتصبح المحصلة صفرا ويكون عندها الجسم متزنا ؟

الحل :

- أولا : نقوم بإيجاد محصلة القوتين اللتين تؤثران في الجسم .

- ثانية : اوجد القوة المحصلة .

- ثالثا : القوة الثالثة المطلوبة (قوة الموازنة) تساوي القوة المحصلة في المقدار وتعاكسها في الاتجاه .

- رابعا :نرسم القوة الموازنة .

قوة الموازنة : هي القوة التي تجعل الجسم متزنا .

الحركة على مستوى مائل :

كيف يمكن تطبيق قوانين نيوتن في حالة انزلاق متزلج على مستوى مائل ؟

- نبدأ برسم شكل توضيحي عام يوضح حركة المتزلج واتجاه سرعته واتجاه القوة المحصلة المؤثرة فيه .

- نقوم برسم مخطط الجسم الحر

- نرسم منحنى القوى (تؤثر قوة الجابية الأرضية في المتزلج نحو الأسفل , وتؤثر القوة العامودية في اتجاه عمودي على السطح باتجاه محور y الموجب , إضافة إلى قوة الاحتكاك الموازية للسطح والتي لها تأثير معاكس لاتجاه حركة المتزلج )

ملاحظة : من المهم عند تحليل المسائل التي تتضمن حركة جسم على سطح مائل ان تختار نظام احداثي مناسب .

بما ان تسارع الجسم يكون موازيا للسطح فإن المحور x يكون باتجاه السطح المائل كذلك ,أما المحور Y فيكون عاموديا على السطح المائل .

وبالنسبة لكل من القوتين فإن قوة الاحتكاك تكون باتجاه موازي لمحورx السالب . والقوة العامودية في اتجاه المحور y . أما قوة الوزن فلا تكون في اتجاه أي من المحاور , لأنه عند وضع جسم ما على سطح مائل فإن مقدار القوة العامودية بين الجسم والسطح المائل لا تساوي الوزن .

بما ان الوزن لا يشير الى أي من المحورين فإننا نقوم بما يلي :

- تحليل الوزن إلى مركبتيه إحداهما في اتجاه المحور x والأخرى في اتجاه المحور y .

- ثم نجمع القوة العامودية مع المركبة الرأسية للوزن , ونجمع قوة الاحتكاك مع المركبة الافقية للوزن .

- ثم نستخدم قانون فيثاغورس لإيجاد المحصلة .