حساب مقدار القوة في علم الفيزياء

عرفت القوة في الفيزياء بأنها تؤثر على جسمين موجودين في الطبيعة، على أن يكون كل جسم منهما له حجم معين لا يساوي صفر، فيؤثر جسم منهم على الآخر اما عن طريق دفعه أو جذبه، فيتم إنتاج حركة عن طريق هذه العملية تسمى القوة، والقوة تأثيرها يتوقف على ثلاث عوامل و هي اتجاه القوة و خط العمل أو نقطة التأثير و مقدارها، والقوة يتم قياسها بوحدات مطلقة مثل وحدة نيوتن و الدائن، كما يمكن قياسها بالوحدات التثاقلية مثل الجرام والكيلو جرام، و علم الميكانيكا يخصص جزء منه في دراسة التفاعلات التي تحدث بين القوة، و أول من اكتشف القوة هو أرخميدس و ذلك في القرن الثالث قبل الميلاد، و لكن أول من وضع مبادئ و أسس و قوانين القوة هو اسحاق نيوتن.

أهم أنواع القوة
أول نوع يسمى قوة الاحتكاك و هي تحدث نتيجة عن تحريك جسمين، أو تحريك مادتين سواء كانت هذه المادة سائلة أو صلبة أو غازية، و هذا يحدث في اتجاهين مختلفين على أن يكونا متلاصقين نتيجة وجود قوة ضاغطة بينهم، و تنتج كمية من الحرارة نتيجة تحريكها، و الاحتكاك له نوعان الاحتكاك السكوني وهو يكون للجسم الساكن، و احتكاك حركي و هذا يحدث عند بداية تحريك الجسم، والنوع الثاني من القوة يسمى قوة الشد و هو يحدث عند شد جسم معين عن طريق خيط أو حبل، و هذه القوة تحدث بين جسمين و كل جسم منهم يتأثر بشكل متساوي، و هذا النوع من القوة يرمز لها بالرمز (ش).

و النوع الثالت من أنواع القوة هو القوة العمودية و هو ناتج من قوة تلامس يتأثر بها الجسم عموديا على سطح ما، و بعد ذلك يأتي النوع الرابع لأنواع القوة و هي قوة الوزن، و هو ينتج بين الأجسام نتيجة نتيجة تأثير الجاذبية الأرضية.

قانون نيوتن
القانون الأول للقوة الذي وضعه نيوتن يصف فيه أن ما يحدث لجسم ما في حالة القوة المؤثرة عليه تساوي صفر، و ينص هذا القانون على الأجسام الساكنة و التي تتحرك بسرعة ثابتة ، اذا لم تتأثر بقوة حركتها فإنها تظل ساكنة أو تتحرك بحركتها الساكنة على أن يكون الجسم على حالته، و هذا القانون يسمى بقانون القصور الذاتي أو قانون الحركة الممانعة، و القانون الثاني لنيوتن على أن التسارع للجسم يحدث نتيجة القوة أو يتأثر بالقوة الغير متزنة، حيث أنه إذا تم التأثير بقوة معينة ق على جسم يتحرك و كتلته ك فان الجسم يحدث فيه تسارع و كلما القوة زادت فان التسارع بينهما يزيد.

و القانون الثالث الذي وضعه نيوتن أن لكل فعل رد فعل، و يكون مساوي له في المقدار و معاكس له في الاتجاه، لأن أي قوة تتأثر في جسم معين فان الجسم وقتها يتأثر بقوة اخرى تكون مساوية لمقدار القوة الأولى، و لكن تحدث القوة في في اتجاه آخر و يكون معاكس له، و لكن القانون الأساسي لنيوتن و الذي انقسم منه هذه الأنواع الثلاثة هو قانون القوة و هو: القوة= الكتلة×التسارع.

حساب مقدار القوة
ضرب الكتلة في السرعة و معادلة حساب القوة f و هي مطلوبة كي تحرك جسم كتلته m، كما له تسارع عجلة الجاذبية الأرضية a، و القوة تساوي الكتلة × العجلة  أي (F = m x a) بمعنى تساوي حاصل ضرب الكتلة في العجلة، فيتم تحويل القيم التي تم اعطاؤها الى قيمتها بالنظام الدولي، حيث أن وحدة قياس الكتلة دوليا هي الكيلوغرام لكن وحدة القياس الخاصة بالعجلة هي (المتر/الثانية المربعة)، وفي هذه الحالة فإن القوة تحدث بوحدتها الدولية و هي النيوتن، فمثلا اذا وجدت كتلة الجسم و كانت تساوي ثلاث أرطال، إذا فيتم تحويلها إلى كيلو جرامات حيث أن ثلاث أرطال تساوي 1.36 كيلوغرام و هذه قيمة كتلة الجسم.

و لا بد من معرفة أن الكتلة تختلف تماما عن الوزن في الفيزياء، فإذا وجد وزن الجسم بالنيوتن و كان من ضمن المعطيات، و كان المطلوب حساب حاصل قسمته على 9.8 و هذا من أجل الحصول على ناتج الكتلة، فعلى سبيل المثال إذا وجد جسم وزنه 10 نيوتن و كتلته تساوي  10/ 9.8 فيكون الناتج 1.02 كيلو جرام.