ما هي وحدة قياس القوة

ما هي وحدة قياس القوة؟ إنّ جميع الأنشطة اليوميّة التّي نقوم بها تعتمد على القوة كاستخدام السيارة، وحمل الأمتعة وغيرها. فالقوة تتسبّب في حركة الأجسام السّاكنة، وتزيد من سرعة الأجسام المتحرّكة أو يغير اتجاهها، فنحن كي نحرك جسماً ساكناً أو نُغيّر من سرعة جسم متحرك، نحتاج إلى التأثير فيه بقوة. وسوف يتحدث موقع المرجع من خلال المقال التالي عن معنى القوة وأنواعها ووحدة قياسها.

ما هي القوّة

القوة هي القدرة في التّأثير على أيّ جسم من خلال تغيير في حالته الطّبيعيّة، أو في اتجاهه (موضعه أو حركته)، ومن الناحية الرياضيّة هي نسبة تغيّر الحركة بالنسبة للزمن. ويكون هذا التغيير إما بقوة دفع أو سحب وعند توقف التفاعل بينهم تنعدم القوة. وهذا يعني أنّ لأيّة قوّة كمية متجهة.

وأوّل من عرف القوّة هو أرخميدس خلال القرن الثالث قبل الميلاد، وعلى الرّغم من ذلك فإنّ إسحاق نيوتن وضع مجموعة من المبادئ الرياضية خلال القرن السابع عشر. كان للقوّة مفهومٌ قبل ظهور نيوتن مُرتبطاً بشكل وثيق على عمل الآلات البسيطة. حيث إنّ القليل من المزايا الميكانيكية لهذه الآلات تمتلك أداءً له نفس العمل، وذلك باستخدام القوة. وفي ذلك الحين تمكّن أرخميدس من تحليل العديد من خصائص هذه القوى، وعبّر عنها بمصطلح قوة الطفو على السوائل.[1]

ما هي وحدة قياس القوة

تعرف اسم وحدة قياس القوة بنيوتن؛ وذلك لأنّ العالم نيوتن هو من وضع المبادئ الأساسية للعلاقة الرياضية لقياس القوة، ويعتبر العالم نيوتن من أبرز العلماء الذين ساهموا وضع قوانين لتفسير مفهوم القوى والحركة وخاصة قوى الجاذبية الأرضية، حيث وضع عدة قوانين سميت باسمه.

أنواع القوة في الطبيعة

إنّ للقوة أنواع متعددة، ولكنّها في الحقيقة تقسم إلى نوعين أساسين، وهما: قوة التماس، وقوة عدم التماس، حيث تحتاج قوة التماس إلى اتصال مباشر بين الجسمين حتى يظهر تأثيرها. بينما لا تحتاج قوة عدم التماس إلى التلامس. مثل قوة الجاذبية الأرضية. ومن الجدير بالذكر أنّ جميع أنواع القوى الميكانيكية تندرج تحت قوة التماس، مثل الاحتكاك. كما ينبغي معرفة أنّ أصل كلّ قوى التماس يعزى إلى قوى عدم التماس. بينما تُعدّ جميع أنواع القوة الأساسية الأخرى التي تتحكم بالكون قوة عدم تماس وهي:[2]

قوة الجاذبية

تعدّ هذه القوة أضعف قوة معروفة في الطبيعة، حيث لا تؤثر في تحديد الخصائص الداخلية للمواد، ولكنّها من ناحيةٍ أخرى تتحكم في بقاء الأجسام الموجودة في النظام الشمسي في مساراتها، وفي بناء وتطور النجوم والمجرات والكون بأكمله. وبشكلٍ عام فإنّ لجميع الأجسام على سطح الأرض وزن أو قوة جاذبية هبوطية تتناسب مع كتلتها.

قوة الاحتكاك

عند حركة جسم معين على سطحٍ ما فإن هذا السطح يبذل جهد ليعيق حركة هذا الجسم يسمى احتكاك. ويصنف الاحتكاك الناتج إلى نوعين نوع انزلاقي والنوع الآخر يسمى احتكاك ثابت، وتتوقف قوة الاحتكاك على نوع وطبيعة السطحين الملامسين.

القوة الكهرومغناطيسية

تعمل هذه القوة المسماة بقوة لورنتز بين الجسيمات المشحونة مثل الإلكترونات السالبة، والبروتونات الموجبة. وتتكون من قوة كهربائية ومغناطيسية، وكان يسود الاعتقاد قديمًا أنّهما قوى منفصلة عن بعضها البعض، لكن أدرك العلماء لاحقًا أنّ القوتين عنصران في القوة نفسها. وتعدّ هذه القوة المسؤولة عن العديد من الظواهر الشائعة. مثل: الاحتكاك والمرونة والقوة الطبيعية والقوة التي تربط المواد الصلبة معًا في شكل معين.

القوة الضعيفة

تسمّى هذه القوة أحيانًا بقوة التفاعل النووي الضعيف، وهي المسؤولة بشكلٍ رئيسيّ عن تحلل الجسيمات، وتعدّ ذات أهمية في تفاعلات الاندماج النووي، والتي تعمل على تغذية الشمس، وإنتاج الطاقة اللازمة لمعظم أشكال الحياة على سطح الأرض. ومن الجدير بالذكر أنّه تم استخدام هذه القوة بتأريخ العظام والأخشاب القديمة وغيرها من الآثار عن طريق استخدام الكربون 14.

القوة التطبيقية

وهي نوع من القوة الذّي يتم تطبيقه على الأجسام إما بالدفع أو السحب ويتم دائمًا بواسطة جسم معين أو كائن حي على جسم آخر، مثل قيام شخص بتحريك كرسي أو مكتب من مكانٍ إلى آخر.

القوة النووية القوية

تعدّ هذه القوة الأقوى بين القوى الأساسية الأربعة، على الرغم من صغر مدى تأثيرها. وتحدث هذه القوة بين الجزئيات الأساسية داخل النواة وتحدث تأثيرًا مستقلًا ومتساويًا بين كلّ من البروتون والبروتون الآخر، وبين النيوترون والنيوترون الآخر، وبين البروتون والنيوترون.

اقرأ أيضًا: ما اسم القوة التي تقاوم حركة الانزلاق بين سطحين

القوة في الفيزياء

يوضّح مفهوم القوّة في الفيزياء على أنّه كميّة فيزيائيّة أساسيّة متجهة، أي تحدّد من خلال المقدار الرقمي والاتجاه الذي تسير فيه. وهناك معادلات رياضيّة فيزيائيّة يمكن من خلالها حساب مقدار القوة للأجسام. قانون ويعبر عن قانون القوة في الفيزياء كالتالي: القوة هي = الكتلة×التسارع.

قوانين نيوتن في الحركة

من أشهر ما اكتشفه نيوتن هي قوانينه الثلاثة في الحركة، وقد تمَّ إثبات صحّة هذه القوانين على مرّ ثلاثة قرون عن طريق العديد من التجارُب. وتعدّ هذه القوانين هي أساس الميكانيكا الكلاسيكيّة. وهذه القوانين هي:[3]

• قانون نيوتن الأوّل: ينصّ قانون نيوتن الأوّل على أنَّ: “الجسم السّاكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرِّك يبقى متحرِّكاً ما لم تؤثِّر به قوّة خارجيّة”، فالجسم لا يمكن أن يغيِّر من حالته الحركيّة (كالوقوف أو التحرُّك) أو أن يغيّر اتّجاه حركته إلّا إذا تمَّ التأثير عليه من قبل قوّة (أو مُحصّلة قوى) تؤدّي إلى تغيير حالته.
• قانون نيوتن الثاني: ينص قانون نيوتن الثاني على أنَّ: “القوّة المؤثِّرة على الجسم تساوي كتلة هذا الجسم مضروبةً في تسارعه.”، ويمكن التعبير عن هذا القانون من خلال العلاقة الرياضيّة التالية: القوّة=الكتلة×التسارع. حيثُ تعتبر القوّة والتسارُع كمّيّتان متّجهتان.
• قانون نيوتن الثالث: ينصّ قانون نيوتن الثّالث على أنَّه “لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه”، ومن بعض الأمثلة من حياة الإنسان اليوميّة على هذا القانون هو عند تدافع جسمان معًا، فإنَّ الجسم المدفوع يقوم بالتأثير بنفس مقدار القوّة التي أثّرها فيه الجسم الآخر ولكن باتّجاه معاكِس.

العلاقة بين القوة والطاقة

تعتبر القوّة هي المحرّك الرئيسي للأجسام والعمليات في الكون، وعندما تؤثر قوةٌ ما على جسمٍ فتُحرّكه باتجاهها أو إلى اتجاهٍ آخر، فإنّ هذه القوة تبذل الشغل على هذا الجسم، وفي حال لم يتحرك الجسم فلا يوجد شغلٌ مبذول. وتتغير طاقة الجسم بمقدار الشغل المبذول عليه، سواءً كان موجبًا أو سالبًا، إلّا أنّ هذه الطاقة لا تفنى، وإنما تتحوّل إلى شكلٍ آخر. فعند رفع جسمٍ ما عن الأرض، على سبيل المثال، فإنّك تؤثر عليه بقوةٍ للأعلى، وتبذل هذه القوة شغلًا على الجسم بمقدار الإزاحة التي تحرّك الجسم. وتتغير طاقة الجسم الحركية بمقدار الشغل المبذول على هذا الجسم.

وبهذا القدر من المعلومات نصل إلى ختام مقالنا الذّي تحدثنا فيه عن ما هي وحدة قياس القوة؟ كما تطرقنا لذكر أنواع القوة في الطّبيعة، وفي الختام تحدثنا عن قوانين نيوتن الثّلاثة في الحركة.