مبادئ القانون الثاني لنيوتن في الفيزياء

قانون نيوتن الثاني

يعتبر قانون نيوتن الثاني من القوانين الأساسية في مجال الفيزياء، ويُعدّ من الضرورات التي يجب فهمها بعمق، نظراً لاستخدامه بشكل متكرر في العديد من الدروس والمحاضرات المدرسية. ينص قانون نيوتن الثاني على أنه لا يمكن لجسم معين أن يتسارع إلا في حال وجود قوة مُحصلة تؤثر عليه. وبالتالي، يوضح القانون مقدار القوة اللازمة لتحقيق تسارع جسم معين. يُعرف قانون نيوتن الثاني بقانون القوة، حيث يُعبر عنه بالصيغة الرياضية: F = ma، حيث F تمثل القوة، m تمثل الكتلة، وa تُشير إلى التسارع.

ولتوضيح مفهوم قانون نيوتن الثاني بشكل أكبر، هناك علاقة مشتقة من القانون الأول ترتبط بين القوة المحصلة وكتلة الجسم، تُعبر عنها بالصيغة التالية: a = F/m. وتوضح هذه العلاقة أنه يوجد تناسب طردي بين التسارع والقوة المؤثرة على الجسم؛ بمعنى أنه عند مضاعفة مقدار القوة، يتضاعف التسارع. وعلى النقيض من ذلك، فإنه إذا تم مضاعفة كتلة الجسم، فإن ذلك سيؤدي إلى تقليل التسارع إلى النصف.

العلاقات الطردية والعكسية

ينص قانون نيوتن الثاني (بالإنجليزية: Newton’s second law) على وجود علاقة مباشرة بين القوة المؤثرة على الجسم والتسارع الناتج عنها. ففي حال زادت القوة المؤثرة، فإن التسارع الناتج سيتزايد بشكل متناسب. ومع ذلك، العلاقة بين الكتلة والتسارع تأخذ بعداً آخر، حيث تعتبر علاقة عكسية؛ أي أنه عندما تزداد كتلة الجسم، فإن مقدار التسارع الناتج سيقل عند تطبيق نفس القوة المحصلة، كمثال على ذلك: إذا تم مضاعفة كتلة الجسم، يؤدي ذلك إلى تقليل التسارع إلى النصف مع بقاء القوة المحصلة ثابتة، والمشار إليها بالحرف F.

تعريف القوة

تُعتبر القوة F من المفاهيم الجوهرية في الفيزياء، ويمكن تعريفها على أنها أي تأثير يهدف إلى تغيير حالة حركة جسم معين. هناك أربع قوى أساسية تؤثر في الكون، وعند تنظيم هذه القوى بشكل تصاعدي، ستكون كالتالي: قوة الجاذبية الأرضية، القوة النووية الضعيفة، القوة الكهرومغناطيسية، والقوة النووية القوية. وفي علم الميكانيكا، يتم تعريف القوة على أنها المسبب الرئيس لحركة الجسم الخطية، بينما تُعرف القوة المسببة للحركة الدورانية بعزم الدوران (بالإنجليزية: Torque Force).