القوة والحركة – الجلسة السادسة

تخيل أنك تلعب بسيارة لعبة وتدفعها بيدك. إن الدفعة التي تعطيها للسيارة تسمى القوة. القوة هي بمثابة نوع خاص من الدفع أو السحب الذي يمكن أن يجعل الأشياء تتحرك أو تتوقف عن الحركة. على سبيل المثال، عندما تركل الكرة، فإنك تستخدم القوة لتحريكها.

الآن فكر في لعب كرة القدم. عندما تريد أن تركل الكرة نحو المرمى، فإنك تستخدم القوة بقدمك. القوة التي تطبقها على الكرة تجعلها تتحرك. ولهذا السبب تطير الكرة في الهواء ونأمل أن تصل إلى المرمى. انظر حولك وابحث عن أشياء مختلفة يمكنك استخدام القوة عليها. هل تستطيع دفع الكرسي؟. هل يمكنك سحب كتاب؟. ماذا عن دفع الباب أو سحبه بلطف لفتحه أو إغلاقه؟. في كل مرة تفعل ذلك، تذكر أنك تستخدم القوة لتحريك الأشياء.

هل تعلم ما هو أكثر إثارة للاهتمام؟. القوة لا تجعل الأشياء تتحرك فحسب، بل تساعدها أيضًا على التوقف عن الحركة. تخيل أن لديك كرة تتدحرج على الأرض، وتريد إيقافها. ضع يدك أمام الكرة المتدحرجة ثم ادفعها بلطف ضد حركتها. ومن خلال القيام بذلك، فإنك تطبق القوة في الاتجاه المعاكس لحركة الكرة.

القوة اللازمة لتحريك شيء ما تعتمد على مدى ثقله ومدى سرعته في التحرك. تخيل أن لديك سيارتين لعبتين بكتلتين مختلفتين. السيارة الأولى خفيفة جدًا، والسيارة الثانية أثقل. إذا دفعت السيارتين بنفس القوة، فإن السيارة الخفيفة ستتحرك بشكل أسرع لأن mass أقل. لكن السيارة الأثقل سوف تتحرك بشكل أبطأ لأن mass أكبر.

نحن نعلم أن acceleration هو مدى سرعة تسارع شيء ما أو تباطؤه. تعتمد القوة على mass object ومدى سرعته بعد تطبيق القوة عليه. ويمكننا أيضًا أن نقول أن القوة تساوي mass مضروبة في acceleration object.

لنفترض أن لديك سيارة لعبة، وتريد دفعها لتحريكها. دعونا نستخدم صيغة القوة لمعرفة مقدار القوة التي تحتاج إلى تطبيقها لتحريك السيارة. أولاً، اكتشف ما هو وزن سيارة اللعبة. لنفترض أن وزنه كيلوغرامين. إذن mass السيارة هي كيلوغرامين. الآن، تريد أن تعرف مدى السرعة التي تريد أن accelerate السيارة. لنفترض أنك تريد أن تتحرك السيارة acceleration 1m/s².

الآن، استخدم صيغة القوة لحساب القوة اللازمة لتحريك السيارة. سنضرب mass السيارة acceleration. لذا، فأنت بحاجة إلى تطبيق قوة مقدارها نيوتنين لتحريك سيارة اللعبة acceleration قدره 1m/s².

تخيل أنك تطبق القوة على الكرة. بعد تطبيق القوة، تبدأ الكرة بالتحرك. بعد مرور بعض الوقت تتوقف الكرة عن الحركة. ولكن لماذا؟. هذا بسبب الاحتكاك. الاحتكاك هو القوة التي تحاول إبطاء السيارة عندما تتحرك. يحدث الاحتكاك عندما يفرك سطحان، مثل الكرة والأرضية، بعضهما البعض. إنه مثل دفعة صغيرة للخلف تقدمها الأرض للكرة. يؤدي هذا الدفع إلى جعل حركة الكرة بسلاسة أكثر صعوبة.

يلعب الاحتكاك دورًا مهمًا في حياتنا. ربما تتساءل لماذا نحتاج إلى الاحتكاك. حسنًا، فكر في الأمر بهذه الطريقة. إذا لم يكن هناك احتكاك، فإن الكرة ستنزلق على الأرض بشكل لا يمكن السيطرة عليه. لن تتمكن من تحريكه بشكل صحيح. يساعد الاحتكاك الكرة على البقاء على الأرض والتحرك بشكل متوقع.

تخيل أنك تلعب كرة القدم على أرض زلقة. على سبيل المثال، في يوم ممطر، قد تميل قدميك إلى الانزلاق طوال الوقت. سيكون من الصعب ركل الكرة. هناك احتمالات كبيرة للسقوط. وذلك لأن الاحتكاك بين حذائك والأرض الزلقة قليل جدًا. ولكن في ملعب كرة القدم العادي، فإن العشب وأحذيتك يخلقان احتكاكًا كافيًا. وهذا يسمح لك بالركض والركل والاستمتاع!.

يمكن أن يكون الاحتكاك مفيدًا أيضًا في مواقف أخرى. عندما تمشي، فإن الاحتكاك بين حذائك والأرض يمنعك من الانزلاق. يساعدك على البقاء متوازنًا والتحرك بأمان. تتمتع الأسطح المختلفة بكميات مختلفة من الاحتكاك. عندما تسحب سيارة لعبتك على أرضية خشبية، قد تشعر أنها أكثر سلاسة وتنزلق بشكل أفضل. بينما تكون على السجادة، لن تتحرك سيارة اللعبة بسهولة. وذلك لأن احتكاك السجادة أكبر من احتكاك الأرضية الخشبية.

سوف نفهم الآن قوة السحب. عندما تركب دراجة أو تركض، تشعر بالهواء يدفع ضدك. وهذا ما يسمى بقوة السحب أو مقاومة الهواء. إنه مثل الهواء الذي يجعلك تبطئ أثناء تحركك من خلاله. عندما تقود دراجتك بسرعة كبيرة، فإنك تشعر بقوة سحب أكبر مقارنة بركوبها ببطء.

اصنع طائرة ورقية وألقيها بيدك. وسوف يطير بعيدًا ويصل إلى نقطة بعيدة. حاول الآن رمي قطعة من الورق بنفس الطريقة. لن تصل قطعة الورق إلى المسافة التي وصلت إليها الطائرة الورقية. ولكن لماذا؟. وهذا يرجع إلى قوة سحب الهواء. تم تصميم الطائرة الورقية بطريقة تقلل من قوة سحب الهواء. يمكننا القول أنه يشعر بقوة سحب أقل. يُطلق على شكل الطائرة الورقية أيضًا اسم الشكل الانسيابي لأنه يقلل من قوة السحب. وفي الوقت نفسه، تتعرض قطعة الورق لقوة سحب أكبر.

تم تصميم الطائرات أيضًا على شكل انسيابي. بفضل الشكل الانسيابي للطائرات، فإنها تستطيع السفر بسلاسة في الهواء. من ناحية أخرى، إذا كنا نركب منطادًا هوائيًا ساخنًا في الهواء، فسوف يتعرض لقوة سحب عالية جدًا بسبب شكله. إنه وكأن الهواء يدفعه إلى الخلف.