القوة
تعتبر القوة خاصية فيزيائية تعبر عن تأثير مادة خارجية على جسم معين، مما يؤدي إلى تغيير في حالته المادية أو اتجاهه أو حركته. على سبيل المثال، عندما نضرب صندوقًا، فإنه ينتقل من وضع السكون إلى الحركة، وإذا كان يتحرك في خط أفقي، فإنه سوف ينحرف عن مساره نتيجة للصدمة التي تعرض لها.
تُصنف القوة ضمن الكميات الفيزيائية المتجهة، حيث نجد نوعين من الكميات: الكميات القياسية التي تقاس من حيث الكمية فقط، والكميات المتجهة التي تقاس بالمقدار والاتجاه. كان العالم أرخميدس من أول الشخصيات التي عبرت عن مفهوم القوة، وتوالى بعده نيوتن الذي قدم تعبيرات رياضية تتعلق بالقوة. يُقاس مقدار القوة بوحدتها المعروفة “نيوتن”، وأحد المعادلات المشهورة في حساب القوة هي: القوة = الكتلة × التسارع.
مفاهيم القوة قبل نيوتن
في العصور القديمة، كان يتم التعبير عن القوة من خلال بعض الآلات البسيطة. وساهم أرخميدس في تفسير القوى بشكل ملحوظ، واشتهرت أبحاثه بخاصية الطفو وحساب قوة الطفو. كما حاول أرسطو تفسير مفهوم القوة من منظور فلسفي.
الحركة
تُعتبر الحركة من الخصائص الفيزيائية المكانية، حيث تُعبر عن متوسط تغير الجسم أو المادة من موقع إلى آخر. تنقسم الحركة إلى ثلاثة أقسام رئيسية؛ أولها الحركة الدورانية، مثل دوران الكواكب حول الشمس، وثانيها الحركة الأفقية، كخطى الإنسان أثناء المشي في خط مستقيم، وثالثها الحركة التذبذبية. هناك أيضًا أنواع أخرى من الحركة، تشمل المقذوفات، والسرعة الثابتة، وتعتبر الحركة نوعًا من الكميات الفيزيائية المتجهة، مما يعني أنه يتم التعبير عنها بالمقدار والاتجاه.
العوامل المؤثرة في الحركة
يؤثر حجم الجسم ووزنه في حركته؛ فعندما يكون الجسم ذو وزن ثقيل، فإن حركته تكون أقل مقارنةً بجسم آخر أخف عبر نفس المسافة، وذلك لأن الوزن الثقيل يتركز مركز ثقله في نقطة معينة مما يقلل من قدرة الجسم على الحركة.
قوانين الحركة والقوة
- قانون نيوتن الأول: ينص على أن الجسم يبقى في حالة سكون ما لم تؤثر عليه قوة خارجية، كما أن الجسم المتحرك يظل في حركة مستقيمة ما لم تؤثر عليه قوة توقفه.
- قانون نيوتن الثاني: يوضح أن الجسم ذو الكتلة المحددة والمعرض لقوة معينة سيسجل تسارعًا محددًا، ويمكن التعبير عنه بالمعادلة التالية: القوة = الكتلة × التسارع.
- قانون نيوتن الثالث: ينص على أن لكل فعل هناك رد فعل متساوي في المقدار ومضاد في الاتجاه، وذلك يعني أنه إذا أثر جسم بقوة معينة على جسم آخر، فإن الجسم الثاني يؤثر على الأول بنفس المقدار ولكن في الاتجاه المعاكس.