القوة والحركة

• ١ القوة والحركة
• ٢ القوة
• ٣ قوانين الحركة لنيوتن
  • ٣.١ قانون نيوتن الأول
  • ٣.٢ قانون نيوتن الثاني
  • ٣.٣ قانون نيوتن الثالث

يوجد ارتباطٌ وثيقٌ بين القوة والحركة في كلّ ما حولنا؛ فالحركة هي التغيّر في موقع الجسم بالنسبة للزمن، وأمّا القوة فتُعتبر العامل الأساسي في هذه الحركة التي تطرأ على الأجسام، فهي أيّ مؤثرٍ يؤدي إلى تغيير الحالة الحركية للجسم، وفي الحالة الحركية نقصد التغيير في سرعة الجسم أو اتجاه حركته أو تغيّرها من السكون إلى الحركة أو العكس، ويحدث هذا التغير في الحالة الحركية في حال عدم وجود قوةٍ معاكسةٍ لها.

توجد العديد من أشكال القوى المختلفة في الطبيعة من حولنا، فتوجد على سبيل المثال القوى الطبيعيّة التي نؤثّر بها على الأجسام من حولنا كدفع الجسم أو سحبه، والوزن الذي يُعتبر أحد أشكال القوى والذي يحدث بفعل الجاذبية الأرضية، أو القوى الكهربائية والمغناطيسية وقوى التنافر والتجاذب، وتُسبّب هذه القوى جميعها تغييراً في الحالة الحركيّة للأجسام إن لم توجد قوةٌ أخرى تُعارض هذا التغيير كما سنشير فيما بعد.

كان العالم إسحق نيوتن هو من بَيّن العلاقة بشكلٍ واضحٍ بين الحركة والقوة؛ فوضع قوانين الحركة الثلاث التي كانت الأساس الأوّل الذي ارتكزت عليه الميكانيكا الكلاسيكية، فتبيّن هذه القوانين كيف تتأثر حركة الاجسام بالقوى المؤثرة عليها وهي كما يلي:

يصف القانون الأول لنيوتن كيفيّة تأثر الأجسام بالقوى المؤثرة عليها من حيث تسارعها وتباطؤها؛ فالأجسام الساكنة تبقى ساكنة والأجسام المتحركة تبقى متحركةً وبسرعةٍ ثابتةٍ واتجاهٍ ثابتٍ، وأيّ تغييرٍ يطرأ على هذه الأجسام من تسارعٍ أو تباطؤٍ أو تغييرٍ في اتجاهها يكون بفعل قوةٍ خارجيةٍ تؤثر على هذه الأجسام.

لو رمينا جسماً في الفضاء الخارجي على سبيل المثال فسيبقى يتحرّك إلى الأبد بنفس السرعة التي رميناه فيها وبنفس الاتجاه حتى يصطدم بجسمٍ آخر فيؤثر عليه بقوةٍ أو يدخل في نطاق جاذبية كوكبٍ أو جرمٍ سماوي فيوقفه، وأمّا على سطح الأرض فتميل الأجسام عادةً للتوقف ولا تبقى بنفس السرعة والاتجاه لوجود قوة الاحتكاك التي تُعتبر القوّة الخارجية التي تؤثر على الأجسام وتؤدّي إلى توقّفها أو تغيير اتجاهها.

يصف هذا القانون كيفيّة الحركة في حال تأثير مجموعةٍ من القوى على جسمٍ معين؛ فمجموع القوى التي تؤثّر على جسمٍ معين تُساوي كتلة ذاك الجسم مضروباً بتسارعه، وبصيغةٍ أخرى فلو قمنا بالتأثير على جسمٍ ما بمجموعةٍ من القوى فإنّه سيتحرّك باتجاه مُحصّلة تلك القوى وبعلاقةٍ طرديةٍ مع مقدارها وعكسيةٍ مع كتلة الجسم، فلو قام شخصان بالتأثير على طاولةٍ على سبيل المثال بحيث قام كلّ واحدٍ بدفعها عكس الآخر، فستتحرّك في النهاية باتّجاه القوة الأكبر.

يُنصّ هذا القانون على أنّه (لكلّ فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار معاكس له في الاتجاه)؛ أي إنّه وفي حال قام جسم بالتأثير على جسم آخر بقوةٍ ما فسيؤثر الجسم الثاني على الجسم الأول بقوةٍ مساويةٍ لمقدار القوة الاولى ومعاكسةٍ في اتجاهها وفي الوقت نفسه مهما كانت هذه القوة كقوة الجاذبية والقوة الميكانيكية العادية وغيرها، وربما نلاحظ هذا عند ضرب الحائط بقبضة اليد، فبينما كنّا نحن من ضربنا الحائط إلّا أنّه وفي الوقت ذاته نحسّ بالضربة والتي قد تؤدّي إلى كسر العظام نتيجة تأثير الحائط علينا بالقوة نفسها.