بسم الله الرحمن الرحيم

والصلاة والسلام على سيدنا محمد و آله وصحبه ومن والاهم بإحسان إلى يوم الدين

كنت ابحر على الإنترتت اتصفح بعض المواقع الخاصة بعلوم الطبيعة و إذ بي بهذا الموقع الجميل

حقيقة تصفحت بعض المواضيع منه ووجدتها رائعة تعبر عن الفكر الفيزيائي الجميل لأصحابها

احببت ان اشارككم بعض من افكاري المتواضعة البسيطة التي كثير ما اشاركها طلابي

-----

القوة

في البداية

قبل وضع مفهوم القوة

كان قد توصل نيوتن ومن قبله وعرفوا مفهوم السرعة و التسارع

وأن اي جسم يمتلك سرعة هذا يعني انه قد مر بتسارع في البداية

وإنه لكي يكون هنالك جسم يمتلك تسارع 'عجلة' فذلك لا يكون الا بوجود دفع خارجي صافي مؤثر عليه

اي وجود قوة للتأثير عليه بها

حسنا

لنفرض انه لدينا جسم كتلته m و نريد أن نؤثر عليه بقوة ' ندفعه' بيدي وقيمة دفعي له هو f

حسنا

طبعا سأبقي دفعي له ثابتا طوال فترة التأثير

وبدأت بدفعه بمجهود ثابت

قوة ثابتة قيمتها f

وجدت ان الجسم يكتسب عجلة قيمتها a طوال فترة تأثيري عليه ...،

حسنا والآن أوقفت التأثير عليه وتركته سنرى ان الجسم يتلاشى تسارعه ' عجلته' فورا ويمتلك سرعة ثابتة فور
إلغاء تأثيري عليه

حسنا رائع

الآن قمنا بإيقاف هذا الجسم

وجلبناه الى هنا مجددا

والآن اريد ان اكرر دفعي له ، لكن هذه المره سأضاعف جهدي في دفعه

أي سوف أؤثر عليه بقوة قيمتها 2f وأرى ما سيحصل

فور بدء تأثيري فإن هذا الجسم سيكتسب تسارع لكنه سيكون ضعف التسارع الأول أي

أنه سيكون 2a

التسارع تضاعف بنفس المقدار ..

وبتكرار نفس التجربة مع مضاعفة القوة

نجد ان تسارع الجسم يتضاعف ينفس المقدار

هذا رائع ، اقترب نيوتن وقتها من إيجاد تعريف معياري للقوة ......

حسنا هذا ليس فقط

ما أمر الكتلة ؟ اي نعرف ان ثقل الجسم قيمته m كيلوغرام

ماذا لو تغيرت قيمته وقمنا بالتاثير عليه بقوة ثابتة f

سنجد أن a تتناقص بنفس المقدار الذي تزداد به m و ايضا تزداد بنفس المقدار الذي

تتناقص به m

هذا رائع

والان نستطيع القول ان تسارع الجسم يتناسب مع قيمة القوة المؤثرة عليه طرديا

ويتناسب عكسيا مع مقدار كتلته

حسنا يمكن ان نكتب ذلك على صورة أن

a & f/m

حيث & بمعنى يتناسب

وايضا نقول ان

f & ma

وهذا فعلا ثابت حيث انه إذا كانت يدي يمكنها ات تعطي قوة ثابتة قيمتها f

وقمت بالتاثير على 10 اجسام كل على حدة مختلفين في قيم m

ففي كل مره سأجد أن حاصل ضرب a في m يبقى ثابت

واذا قام تلميذ لي بالتأثير بقوة قيمتها 2f على هذه الأجسام كل على حدة

فسنجد أن حاصل ضرب الأول يتضاعف ويبقى ثابت في كل مره


والان اعطى نيوتن تعريف معياري للقوة وقال

ان قوة قيمتها 1 kg.m/s^2

هي القوة التي تعطي جسم كتلته 1kg تسارع قيمته 1 m/s2

و مقدار القوة 1kg.m/s^2

يطلق عليه نيوتن كما نعرف جميعا

حسنا

فيما يتعلق بأن نجعل جسم كتلته m و سرعته v يتحرك في مسار دائري نصف قطره r

ويكون محافظا على قيمة

ثابتة لسرعته

فإنه يجب ان نؤثر عليه بقوة قيمتها x نيوتن تكون عمودية على سرعته ' في اتجاه المركز '

قيمة هذه القوة وجد أنها تتناسب طرديا مع كتلته و عكسيا مع نصف القطر

اي انه بزيادة m يجب ان تزداد f بنفس المقدار

وبزيادة r يجب أن تتناقص قيمة f بنفس مقدار نقصان r

حسنا يمكننا القول انه

f & m/r

اي ان
f= constant * m/r

و لضمان صحة هذه المعادلة يجب على الثابت 'constant' ان تكون له وحدة وهي
(m/s) الكل تربيع

اي هذه هي مربع وحدة السرعة

ووجد انه لأي حالة

فإن قيمة الثابت عبارة عن مربع قيمة سرعته

اي ان

f = m.v.v/r

حيث يعتبر المقدار v.v/r التسارع المركزي حيث يمكن اثبات ذلك رياضيا

ويطلق عليه التسارع الباحث عن المركز a.


حيث يكون في اتجاه المركز دائما وابدا

يمكن القول

في حالة الحركة الدائرية فإن

f = ma. G

حيث m. هو التسارع المركزي v.v/a

وحيثما اوقفت القوة

سيسير الجسم بخط مستقيم بسرعة v


..

حيث من خلال العلاقة


a = f/m

تم وصف مفهوم الكتلة بإعتبارها مقياس لقصور الجسم الذاتي

حيث تم توضيحها بشكل جلي من خلال تلك العلاقة