القوة مصطلح مادي يُعرَّف بأنه تأثير يتسبب في تغيير كائن ما لسرعته أو اتجاه حركته أو دورانه. يمكن للقوى تسريع الأجسام عن طريق السحب أو الدفع. تم تحديد العلاقة بين القوة والكتلة والتسارع من قبل إسحاق نيوتن في قانون نيوتن الثاني ، والذي ينص على أن قوة الجسم هي نتاج كتلته وتسارعه. إذا كنت تريد معرفة كيفية قياس القوة ، فما عليك سوى اتباع هذه الخطوات.
خطوة
طريقة 1 من 2: قياس القوة
الخطوة الأولى: فهم العلاقة بين القوة والكتلة والتسارع
إن قوة الجسم هي ببساطة نتاج كتلته وتسارعه. يمكن تعريف هذه العلاقة بالصيغة التالية: القوة = تسريع الكتلة ×.
فيما يلي بعض الأشياء الأخرى التي يجب مراعاتها عند قياس القوة:
- الوحدة القياسية للكتلة هي كيلوجرام (كجم).
- الوحدة القياسية للتسارع م / ث2.
- الوحدة القياسية للقوة هي النيوتن (N). نيوتن وحدة مشتقة. 1N = 1 كجم × 1 م / ث2.
الخطوة 2. قياس كتلة الجسم المحدد
كتلة الجسم هي كمية المادة الموجودة فيه. لا تتغير كتلة الجسم أبدًا ، بغض النظر عن الكوكب الموجود عليه ؛ بينما يختلف الوزن حسب جاذبية الجاذبية. كتلتك على الأرض وعلى القمر هي نفسها. في النظام المتري ، يمكن كتابة الكتلة بالجرام أو الكيلوجرامات. افترض أن الشيء الذي نستخدمه هو شاحنة ذات كتلة 1000 كجم
- للعثور على كتلة جسم معين ، ضعه على ميزان ثلاثي أو ميزان مزدوج. سيقيس هذا الميزان الكتلة بالكيلوجرام أو الجرام.
- في النظام الإمبراطوري ، يمكن التعبير عن الكتلة بالجنيه (الجنيه). نظرًا لأنه يمكن أيضًا التعبير عن القوة في هذه الوحدات ، فقد تمت صياغة مصطلح "كتلة الجنيه" لتمييز استخدامها. ومع ذلك ، إذا وجدت كتلة جسم معبرًا عنها بالأرطال ، فاضربها ببساطة في 0.45 لإيجاد القيمة بالكيلوجرام.
الخطوة 3. قياس تسارع الجسم
في الفيزياء ، يُعرَّف التسارع بأنه التغير في السرعة ، والذي يُعرَّف بأنه السرعة في اتجاه معين ، لكل وحدة زمنية. بصرف النظر عن التسارع ، يمكن أيضًا تعريف التسارع على أنه تباطؤ أو تغيير الاتجاه. مثلما يمكن قياس السرعة باستخدام عداد السرعة ، يمكن أيضًا قياس التسارع باستخدام مقياس التسارع. دع تسارع الشاحنة مع الكتلة 1000 كجم يكون 3 م / ث2.
- في النظام المتري ، تُكتب السرعة بالسنتيمتر في الثانية أو بالمتر لكل ثانية ، ويُكتب التسارع بالسنتيمتر في الثانية في الثانية (سنتيمترات لكل ثانية مربعة) أو متر لكل ثانية في الثانية (متر لكل ثانية تربيع).
- في النظام الإمبراطوري ، إحدى طرق التعبير عن السرعة هي القدم في الثانية. لذلك ، يمكن أيضًا التعبير عن العجلة بوحدة قدم لكل ثانية مربعة.
الخطوة 4. اضرب كتلة الجسم في تسارعه
والنتيجة هي قيمة النمط. ما عليك سوى إدخال الأرقام التي تم الحصول عليها في المعادلة وستعرف قوة الجسم. تذكر أن تكتب إجابتك في netwon (N).
- القوة = تسريع الكتلة ×
- القوة = 1000 كجم × 3 م / ث2
- القوة = 3000N
طريقة 2 من 2: مفاهيم أكثر تعقيدًا
الخطوة 1. أوجد الكتلة إذا كنت تعرف القوة والتسارع
إذا كنت تعرف قوة الجسم وتسارعه ، فقم فقط بالتعويض عن القيم في نفس الصيغة لإيجاد كتلة الجسم. هيريس كيفية القيام بذلك:
- القوة = تسريع الكتلة ×
- 3N = الكتلة × 3 م / ث2
- الكتلة = 3N / 3m / s2
- الكتلة = 1 كجم
الخطوة الثانية. أوجد العجلة إذا كنت تعرف القوة والكتلة
إذا كنت تعرف قوة وكتلة جسم ما ، فقم فقط بالتعويض عن القيم في نفس الصيغة لإيجاد تسارع الجسم. هيريس كيفية القيام بذلك:
- القوة = تسريع الكتلة ×
- 10 نيوتن = 2 كجم × تسارع
- التسارع = 10 نيوتن / 2 كجم
- التسارع = 5 م / ث2
الخطوة 3. أوجد تسارع الجسم
إذا كنت تريد معرفة قوة جسم ما ، فيمكنك حساب تسارعه طالما أنك تعرف كتلته. كل ما عليك فعله هو استخدام صيغة لإيجاد تسارع الجسم. الصيغة (التسارع = السرعة النهائية - السرعة الأولية) / الوقت.
- مثال: عداء تبلغ سرعته 6 م / 2 في 10 ثوانٍ. ما هو التسارع؟
- السرعة النهائية 6 م / ث. سرعته الأولية 0 م / ث. الساعة 10 ثوانٍ.
- التسارع = (6 م / ث - 0 م / ث) / 10 ث = 6/10 ث = 0.6 م / ث2
نصائح
- يمكن أيضًا كتابة الكتلة في شكل رخويات ، حيث تساوي كتلة واحدة 32174 رطلاً من الكتلة. الخبث الواحد هو مقدار الكتلة التي يمكن تسريعها بمقدار رطل واحد من القوة بعجلة قدم واحدة في الثانية المربعة. عند ضرب الكتلة في البزاقات في التسارع بالأقدام في الثانية المربعة ، لا يتم استخدام ثابت التحويل.
- وبالتالي ، فإن كتلة 640 رطلاً التي تتسارع بمعدل 5 أقدام في الثانية مربعة لها قوة تقريبية تبلغ 640 في 5 مقسومة على 32 أو 100 رطل من القوة.
- الوزن هو الكتلة التي تتأثر بالتسارع بسبب الجاذبية. على سطح الأرض ، يبلغ التسارع حوالي 9.8 مترًا لكل ثانية مربعة (9.8065) أو 32 قدمًا لكل ثانية مربعة (32 ، 174). وهكذا ، في النظام المتري ، كتلة 100 كجم تعادل 980 نيوتن ، وكتلة 100 جرام تعادل 980 داين. في النظام البريطاني ، يمكن كتابة الكتلة والوزن بنفس الوحدات ، بحيث تزن 100 رطل من الكتلة 100 رطل (100 رطل من القوة). نظرًا لأن الميزان الزنبركي يقيس سحب الجاذبية على جسم ما ، فإنه يقيس الوزن وليس الكتلة. (في الاستخدام اليومي ، لا يوجد فرق ، ما دامت الجاذبية مطبقة على سطح الأرض).
- اقسم النتيجة على ثابت التحويل إذا كنت تستخدم وحدات اللغة الإنجليزية. كما لوحظ أعلاه ، يمكن أن يكون الجنيه وحدة كتلة أو قوة في النظام البريطاني ؛ عند استخدامه كوحدة للقوة ، يطلق على الجنيه اسم رطل القوة. ثابت التحويل هو 32.174 رطل-قدم لكل رطل من القوة في المربع الثاني ؛ 32 ، 174 هي قيمة التسارع الناتج عن جاذبية الأرض بالأقدام في الثانية المربعة. (لتبسيط العملية الحسابية ، سنقرب القيمة إلى 32).
- لاحظ أن العلاقة بين القوة والكتلة والتسارع تعني أن الجسم ذي الكتلة الصغيرة والتسارع الكبير يمكن أن يكون له نفس القوة مثل الجسم ذي الكتلة الكبيرة والتسارع الصغير.
- كتلة 150 كيلوجرامًا بعجلة 10 أمتار لكل ثانية مربعة لها قوة 150 في 10 ، أو 1500 كيلوجرام متر لكل ثانية مربعة. (يُطلق على كيلوغرام متر في الثانية مربعة نيوتن).
- قد يكون للأنماط أسماء خاصة بناءً على تأثيرها على الكائن. تسمى القوة التي تتسبب في تسريع الجسم بالدفع ، بينما القوة التي تتسبب في إبطاء الجسم هي قوة السحب. القوة التي تغير اتجاه دوران جسم يدور حول محوره تسمى عزم الدوران.
- كتلة 20 جرامًا بعجلة 5 سم لكل ثانية تربيع لها قوة مقدارها 20 في 5 ، أو 100 جرام سنتيمترات لكل ثانية تربيع. (يُطلق على جرام واحد من السنتيمتر لكل ثانية تربيع اسم داين).
