العلاقة بين القوة والسرعة
قامت القوانين التي صاغها العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن ببيان العلاقة بين القوة المؤثرة على الجسم وحركة الجسم، ولكن هل هناك علاقة بين القوة والسرعة؟
مفهوم القوة (Force):
تعرف القوة على أنها الفعل الذي يؤثر على حركة جسم ما، ما يسبب تغيراً في حالة الجسم واتجاهه وسرعته وشكله. وهي كمية متجهة، ويرمز لها بالرمز F.
مفهوم السرعة (Velocity):
السرعة كمية قياسية يقصد بها المسافة التي يقطعها الجسم خلال وحدة الزمن، ويرمز لها بالرمز V.
قوانين نيوتن والعلاقة بين القوة والسرعة:
يمكن توضيح العلاقة بين القوة والسرعة بالاستعانة بقوانين نيوتن. فنحن نعرف أن الجسم الساكن يبقى ساكناً والمتحرك يبقى متحرك متحركاً ما لم تؤثر عليه قوة خارجية، أي أن:
"الجسم الساكن تكون سرعته صفر لغياب القوة المؤثرة" ولكن هل ينطبق هذا الأمر على الجسم المتحرك أو في حالة السقوط؟
"الجسم المتحرك يمتلك سرعة ولكن ليس بالضرورة أن يمتلك قوة، فقد تكون محصلة القوة عليه صفر".
إذاً:
القوة: فعل يغير حالة الجسم الخاضع له.
السرعة: تغير الموضع مع الزمن.
العلاقة الرياضية بين القوة والسرعة:
يمكن احتساب السرعة بدلالة القوة من خلال قانون نيوتن الثاني الذي ينص على:
F = m
حيث أن:
a = التسارع
والتسارع هو معدل تغير السرعة خلال الزمن
a =
أي السرعة النهائية – السرعة الابتدائية
وبالتالي يمكن صياغة القانون:
F = m
أمثلة توضيحية:
إذا كانت محصلة القوى المؤثرة على جسم تساوي صفراً، فما سرعة هذا الجسم؟
الحل:
بما أن محصلة القوى المؤثرة تساوي صفراً؛ فإن سرعة الجسم تكون ثابتة، فإذا كان ساكناً يظل ساكناً، وإذا كان متحركاً يظل متحركاً.
إذاً
أي أن معدل التغير في السرعة يساوي صفر.
