قوة التوازن

تشرح هذه المقالة ماهية قوة الموازنة وكيفية حسابها. بالإضافة إلى ذلك، سوف تكون قادرًا على التدرب على تمارين القوة المتوازنة.

ما هي قوة التوازن؟

قوة الموازنة هي القوة التي تتصدى لتأثير جميع القوى في النظام، أي أن قوة الموازنة هي القوة القادرة على موازنة نظام القوى.

ولذلك، فإن قوة التوازن للنظام لها نفس المقدار، والاتجاه، والاتجاه المعاكس للقوة المحصلة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن قوة التوازن تجعل مجموع كل القوى في النظام يساوي صفرًا، وبالتالي يكون النظام في حالة توازن.

على سبيل المثال، القوة العمودية هي القوة التي توازن قوة الوزن، لأنها تحيد تأثيرها وتسمح للجسم بدعم نفسه على الأرض.

كيفية حساب قوة التوازن

لحساب قوة الموازنة المؤثرة على نظام ما، يجب أولاً إيجاد القوة الناتجة المؤثرة على النظام ثم نفي مكوناته.

وبما أن قوة الموازنة هي عكس القوة المحصلة، فإن عملية اشتقاق قوة الموازنة هي ببساطة تحديد القوة المحصلة ثم تغيير إشارة إحداثياتها.

لذلك، للعثور على قوة التوازن للنظام، من الضروري أن تعرف كيفية حساب القوة الناتجة. إذا لم يكن الأمر كذلك، فيجب أن تشاهد الشرح التالي:

على سبيل المثال، إذا كانت القوة الناتجة للنظام

، حساب قوة الموازنة سيكون:

تمارين قوة التوازن المحلولة

التمرين 1

احسب قوة التوازن للقوى الثلاث التالية:

القوى الثلاث لها نفس الاتجاه، وبالتالي فإن اتجاه القوة الناتجة سيكون هو نفسه بالنسبة لهذه القوى.

في هذا التمرين، لدينا قوتان لهما نفس الاتجاه والاتجاه، لذا يمكننا جمعهما مباشرة. ومن ناحية أخرى، لدينا قوة أخرى لها نفس الاتجاه ولكن في اتجاه مختلف، وبالتالي فإن هذه القوة ستطرح الشدة من القوة الناتجة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن قيمة مجموع القوى في الاتجاه الأيمن أكبر من قيمة القوة في الاتجاه الأيسر، لذلك يجب أن يكون للقوة الناتجة اتجاه يمين.

ولذلك، بما أن قوة الموازنة هي عكس القوة المحصلة، فإن قوة الموازنة ستكون قوة قيمتها 5 نيوتن بنفس الاتجاه ولكن إلى اليسار.

تمرين 2

حدد قوة التوازن للنظام المتكون من القوتين التاليتين:

• قوة مقدارها 10 نيوتن وميل بالنسبة إلى المحور الأفقي 45 درجة.
• قوة مقدارها 7 نيوتن وميل بالنسبة إلى المحور الأفقي 60 درجة.

يخبرنا بيان المشكلة أن القوى لها اتجاهات مختلفة، لذلك للعثور على القوة الناتجة يجب علينا أولاً تحليلها بشكل متجهي باستخدام صيغ الجيب وجيب التمام:

والآن نضيف مكونات القوى التي تتوافق مع نفس المحور:

وبالتالي فإن القوة الناتجة هي:

وبالتالي فإن قوة التوازن ستكون:

التمرين 3

أوجد قوة التوازن لنظام القوى التالي:

للحصول على القوة الناتجة لجميع القوى المتجهة في الرسم البياني، نحتاج إلى تطبيق طريقة المضلع:

وبالتالي فإن القوة الناتجة لديها المكونات التالية:

وبالتالي فإن قوة الموازنة ستكون هذه القوة بنفس المكونات ولكن بإشارة متغيرة: