كيفية فهم وتطبيق قانون القوة في الحياة اليومية

ما هو قانون القوة؟

تُعرّف القوة (بالإنجليزية: Force) بأنّها التفاعل الذي يؤثر على الأجسام، ويُغير من حركتها، وتنص صيغة القوة على أنّ القوة تساوي كتلة الجسم التي تؤثر عليه القوة مضروبة في تسارعه،¹ ويُمكن تمثيل القانون بالصيغة الآتية:

القوة = الكتلة × التسارع

وتُمثل بالرموز:

ق = ك × ت

وبالإنجليزية:

F = m x a

حيث أنّ:

• ق (F): هي القوة المؤثرة على الجسم، وتُقاس بوحدة نيوتن (N).
• ك (m): هي كتلة الجسم، وتُقاس بوحدة (كغ).
• ت (a): هو تسارع الجسم، ويُقاس بوحدة (م/ث²).

وتُمثل القوة بناءً على قوانين نيوتن للحركة التي وضعها العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن، والتي تصف علاقة القوى المؤثرة على الأجسام وحركتها،² وهي كالآتي:

قانون نيوتن الأول

يُعرف قانون نيوتن الأول في الحركة باسم قانون القصور الذاتي، وينص على أنّ: “الجسم الساكن يبقى ساكنًا، والجسم المتحرك يبقى متحركًا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تؤدي إلى تغيير حالته، بحيث يبقى الجسم متحركًا في نفس الاتجاه وبسرعة ثابتة”.³

قانون نيوتن الثاني

ينص قانون نيوتن الثاني للحركة على أنّه “إذا أثرت قوة خارجية على جسم، فإنّها تُكسبه تسارعًا يتناسب تناسبًا طرديًا مع القوة المؤثرة على الجسم، وتناسبًا عكسيًا مع كتلة هذا الجسم”، ويُمكن تمثيلة بالصيغة الآتية:⁴

تسارع الجسم = محصلة القوى المؤثرة على الجسم / كتلة الجسم

ويُمثل بالرموز:

ت = ق/ ك

وبالإنجليزية:

a = F/m

حيث أنّ:

• ت (a): تسارع الجسم، ويُقاس بوحدة م/ث².
• ق (F): محصلة القوى المؤثرة على الجسم، وتُقاس بوحدة النيوتن (N).
• ك (m): كتلة الجسم، وتُقاس بوحدة (كغ).

قانون نيوتن الثالث

ينص قانون نيوتن الثالث على أنّه “لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار، ومعاكس له في الاتجاه”، وبالتالي إذا أثر جسم ما بقوة على جسم آخر، فإنّ الجسم الآخر سيؤثر عليه بنفس مقدار القوة وبعكس اتجاهها، ويُمكن تمثيل العلاقة كالآتي:¹

القوة الؤثرة من الجسم الأول على الجسم الثاني = – القوة المؤثرة من الجسم الثاني على الجسم الأول

وبالرموز:

ق2,1 = – ق1,2

وبالإنجليزية:

F1,2 = – F2,1

أمثلة على قانون القوة

وفيما يلي بعض الأمثلة على قانون القوة:

المثال الأول: تحرّك جسم للأمام بقوة دفع خارجية، ممّا أكسبه تسارعًا يبلغ 25 م/ث²، إذا علمتَ أنّ كتلة الجسم تساوي 2 كغ، فما مقدار القوة الخارجية المؤثرة عليه؟

الحل:

1. تُكتب المعطيات:
   1. التسارع = 25 م/ث².
   2. الكتلة = 2 كغ.