قانون نيوتن

موضوع: قانون نيوتن الجمعة مارس 20, 2009 1:51 pm

قانون نيوتن

إذا أردت رفع حقيبة عن سطح الأرض فيجب أن تؤثر عليها بقوة إلى أعلى, وإذا أراد سائق تغيير اتجاه سير العربة التي يقودها فإنه يؤثر بقوة على مقود السيارة .
ولعلك تلاحظ من الأمثلة السابقة ومن أمثلة حياتية عديدة أنه لكي تغير الحالة الحركية للجسم فلا بد من وجود قوة وهذا ما ينص عليه القانون الأول لنيوتن :
" يبقى الجسم الساكن ساكناً, ما لم تؤثر فيه قوة , يبقى والجسم المتحرك متحركاً وبسرعة ثابتة وفي خط مستقيم, ما لم تؤثر عليه قوة محصلة تعمل على تغيير مقدار سرعته أو اتجاهها أو الاثنين معاً ".

وينبثق عن هذا القانون مفاهيم عديدة أهمها :
1- القصور الذاتي :
والقصور هو ممانعة الجسم لأي تغيير في حالته الحركية, أو عدم قدرته على إحداث تغيير في حالته الحركية, فالجسم لا يستطيع ( بنفسه ) أن يغير حالته الحركية, ولا بد من وجود قوة خارجية تعمل على ذلك.
2- كتلة الجسم :
وكتلة الجسم هي كمية فيزيائية , كلما ازدادت ازداد القصور الذاتي للجسم, فتحريك صخرة كبيرة يحتاج إلى قوة أكبر من تلك اللازمة لتحريك صخرة صغيرة .
3- القوة :
والقوة هي المؤثر الذي يؤثر في الأجسام فيؤدي إلى تغيير حالتها الحركية. والقوة تعمل على إحداث التغييرات التالية :
1- إيقاف الجسم المتحرك . 2- تحريك الجسم الساكن .
3- زيادة سرعة الجسم المتحرك . 4- تقليل سرعة الجسم المتحرك .
5- تغيير اتجاه الجسم المتحرك .

قانون نيوتن الثاني

نص قانون نيوتن الثاني قي الحركة :
" إذا أثرت قوة محصلة في جسم أكسبته تسارعاً ، يتناسب مقدراه تناسباً طردياً مع مقدار القوة المحصلة ، ويكون اتجاهه في اتجاه القوة المحصلة نفسها " ولتوضيح معنى التناسب الطردي :
افرض أن القوة ( ق₁ ) = 10نيوتن وأنها سببت تسارعاً للجسم مقداره 2 م / ث² .

	ق₁ = 10 نيوتن ، فإن ت₁ = 2 م / ث²

	وإذا تضاعفت القوة لتصبح ق₂ = 20 نيوتن ، فإن ت₂ = 4 م / ث²

	وإذا أصبحت القوة ثلاثة أضعاف ما هي عليه ق₃= 30 نيوتن ، فإن ت₃ = 6 م / ث²

ومن النتائج السابقة يمكن تمثيل العلاقة بين القوة والتسارع بيانياً ( مع إضافة النقطة التي يكون فيها ق = صفر ـ ت = صفر )

سؤال :
هل تستطيع استنتاج مقدار التسارع الذي تولّده قوة مقدارها 60ن باستخدام الرسم البياني السابق ؟؟
والآن حاول أ، تجد ميل الخط المستقيم الممثل ؟؟

هذا المقدار الثابت يساوي " كتلة الجسم " " ك " .
وبذلك يمكن كتابة الصيغة الرياضية للقانون الثاني لنيوتن

ويتضح من القانون أنه إذا كان تسارع الجسم = صفر ( أي الجسم الذي يتحرك بسرعة ثابتة أو الجسم الساكن ) فإن ق_م = صفر ، وهذا ما ينص عليه القانون الأول لنيوتن .
وتقاس القوة بوحدة " نيوتن " والتي تساوي
ق = ك ت
وحدة قياس القوة ( نيوتن ) = كغ . م / ث²
ويعرّف النيوتن على أنه :
" القوة التي تجعل كتلة مقدارها ( 1 كغ ) تتسارع بمقدار ( 1 م / ث² ) "

مثال ( 1 ) :
في الأشكال التالية تؤثر قوتان على نفس الجسم الذي ينزلق على سطح أملس رتب الأشكال تنازلياً :
أولاً : القوة المحصلة على الجسم .
ثانياً : التسارع الذي سببته القوة المحصلة للجسم.

الحل :
أولاً : القوة المحصلة التي تسبب الحركة باتجاه الشرق
أ- ح = 5 ن – 3 ن = 2 ن
ب- ح = 5 + 3 = 8 ن
جـ- ح = 5 + 3 جتا 60ْ = 5 + 1.5 = 6.5 ن
د- ح = 5 ن
وبذلك يكون الترتيب ب ، جـ ، د ، أ
ثانياً : التسارع الذي تولّده القوة : يكون بنفس الترتيب وذلك لأن كتلة الجسم ثابتة في جميع الأشكال ولنفرض أنها ( ك = 2 كغ ).

وبذلك يكون الترتيب ب ، د، جـ ، أ

مثال ( 2 ) :
أثرت خمس قوى ( ق₁ ، ق₂ ، ق₃ ، ق₄ ، ق₅ ) على صندوق كتلته = ( 4 كغ ) كما هو موضح بالشكل . احسب تسارع الجسم

الحل :
تحلل القوة التي تساوي 14 نيوتن إلى مركبتين
ق_س = 12.12 نيوتن
ق_ص = 7 نيوتن
وبذلك تكون ح_س = ( 3 + 12.12 ) - 11 = 4.12 نيوتن
ح_ص= ( 5 + 7 ) -17 = -5 نيوتن

ظاهq = ـه50.5