▷ صيغة القوة (مع تمارين محلولة)

تشرح هذه المقالة ما هي صيغة القوة وكيفية حساب القوة باستخدام صيغتها. بالإضافة إلى ذلك، سوف تجد تمارين محلولة خطوة بخطوة لصيغة القوة.

ما هي صيغة القوة؟

صيغة القوة هي F=m·a، وبالتالي فإن صيغة القوة هي كتلة الجسم مضروبة في تسارع الجسم. بمعنى آخر، لحساب القوة المؤثرة على جسم أو جسم ما، يجب ضرب كتلة الجسم في تسارعه.

في النظام الدولي للوحدات، تقاس القوى بالنيوتن. والنيوتن الواحد يساوي كيلو مضروبًا في متر واحد مقسومًا على ثانية واحدة مربعة:

$N=kg\cdot \cfrac{m}{s^2}$

ولذلك، لحساب قيمة القوة بالصيغة، يجب ضرب كتلة الجسم بالكيلوجرام، ويجب أن يكون التسارع بالمتر مقسومًا على الثانية تربيع. أي أنه يجب التعبير عن الكتلة والتسارع بوحدات النظام الدولي.

تتبع صيغة القوة قانون نيوتن الثاني، والذي يسمى أيضًا المبدأ الأساسي للديناميكيات.

مثال على صيغة القوة

الآن بعد أن عرفنا الصيغة الرياضية للقوة، دعونا نحل مثالًا لفهم كيفية حساب القوة باستخدام الصيغة بشكل كامل.

كرسي متحرك كتلته 4 كجم موضوع على سطح مستوٍ وأملس. فجأة، تم دفع الكرسي واكتسب عجلة خطية مقدارها 6 م/ث ² . بإهمال الاحتكاك، احسب القوة المؤثرة على الجسد.

يزودنا بيان المشكلة بالفعل بالبيانات المعبر عنها في النظام الدولي للوحدات، حتى نتمكن من تطبيق الصيغة مباشرة للعثور على شدة القوة:

$F=m\cdot a$

الآن نعوض بقيم كتلة الجسد وتسارعها في الصيغة ونحسب القوة:

$F=4\cdot 6=24\N$

تمارين محلولة على صيغة القوة

التمرين 1

على سطح مستو، لدينا جسم يزن 11 كجم. في لحظة معينة، تؤثر قوة عليه بحيث تكون عجلته 3 m/s ² . احسب قيمة القوة المؤثرة (مع تجاهل الاحتكاك).

انظر الحل

للحصول على قيمة القوة المؤثرة على الجسم يجب استخدام صيغة القوة العامة:

$F=m\cdot a$

لذلك نستبدل بيانات التمرين في الصيغة ونحسب قيمتها:

$F=11\cdot 3=33\N$

تمرين 2

إذا أثرت قوة مقدارها 250 N على جسم كتلته 15 كجم، فما عجلة الجسم؟

انظر الحل

لحل هذه المشكلة، علينا أيضًا استخدام صيغة القوة.

$F=m\cdot a$

في هذه الحالة، نعرف قيمة القوة المؤثرة وكتلة الجسم، لذا يجب علينا عزل التسارع من الصيغة لإيجاد قيمته:

$a=\cfrac{F}{m}$

نعوض الآن بقيمتي القوة والكتلة في التعبير ونحدد التسارع الذي اكتسبه الجسم.

$a=\cfrac{250}{15}=16,67 \ \cfrac{m}{s^2}$

التمرين 3

تسير سيارة بسرعة 40 كم/ساعة، ويرى سائق السيارة أن هناك حادث أمامه. افترض أن السيارة ستتحطم خلال 6 ثواني وكان وزن السيارة والسائق 850 كجم، ما مقدار القوة التي يجب أن تبذلها الفرامل لإيقاف السيارة في الوقت المناسب؟

انظر الحل

أولاً نقوم بتحويل سرعة السيارة إلى وحدات النظام الدولي عن طريق عمل عامل التحويل:

$40 \ \cfrac{km}{h} \cdot \cfrac{1000 \ m}{1 \ km}\cdot\cfrac{1 \ h}{3600 \ s}=11.11 \ \cfrac{m }{ s}$

علينا الآن أن نحسب التسارع الذي يجب أن تتوقف به السيارة في الوقت المناسب. للقيام بذلك، نستخدم صيغة التسارع:

$a=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}=\cfrac{0-11.11}{6-0}=-1.85 \ \cfrac{m}{s^2}[/ latex] Et une fois que l'on connaît la masse du système et l'accélération que doit prendre la voiture, on peut obtenir la force que doivent exercer les freins avec la formule de force : [latex]F=m\cdot a=850\cdot (-1,85)=-1572,5 \ N$

القوة المحصلة لها إشارة سلبية لأنها يجب أن تؤثر في الاتجاه المعاكس لحركة السيارة لإيقافها.

صيغ للقوى الأخرى

في الفيزياء، هناك أنواع عديدة من القوى ويتم حساب بعضها باستخدام صيغ أخرى. فيما يلي الصيغ لأهم القوى.

إن صيغة قوة الوزن ، أي القوة التي تؤثر بها الأرض على الجسم، هي حاصل ضرب الجاذبية (جم = 9.81 م/ث ² ) وكتلة الجسم المذكور.

$P=m\cdot g$

صيغة قوة الجاذبية الناتجة بين جسمين هي حاصل ضرب ثابت الجاذبية (G=6.672·10 ^-11 N·m ² /kg ² ) على كتلتي الجسمين مقسومة على مربع المسافة التي تفصل بين الجسمين. جسم. داخلية.

$F_G=G\cdot \cfrac{m_1\cdot m_2}{r^2}$

في صيغة قوة الاحتكاك، يتم ضرب معامل الاحتكاك بالقوة العمودية.

$F_R=\mu\cdot N$

صيغة القوة المرنة (أو قانون هوك) تعادل الثابت المميز للزنبرك مضروبًا في التغير في الطول الذي شهده الزنبرك المذكور.

$F_k=k\cdot \Delta x$

صيغة القوة الجاذبة المركزية ، أي القوة التي تدفع الجسم خلال منحنى، هي كتلة الجسم مضروبة في سرعته مربعة في نصف قطر الانحناء.

$F_n=m\cdot \cfrac{v^2}{r}$

إن صيغة القوة الكهربائية التي تتجاذب بها الشحنتان أو تتنافران مع بعضهما البعض تساوي ثابت قانون كولوم (9·10 ⁹ N·m ² /C ² ) مضروبًا في قيم الشحنات الكهربائية مقسومًا على المسافة بين الشحنتين. تربيع.

$F_E=K\cdot \cfrac{q_1\cdot q_2}{r^2}$

ما هي صيغة القوة؟

مثال على صيغة القوة

تمارين محلولة على صيغة القوة

التمرين 1

تمرين 2

التمرين 3

صيغ للقوى الأخرى

اترك تعليقا إلغاء الرد