تشرح هذه المقالة ما هي القوى المتوازية. ستجد أيضًا أمثلة على أنظمة القوة المتوازية. وأخيرًا، ستتمكن من معرفة كيفية حساب القوة الناتجة عن نظام القوى المتوازية في نفس الاتجاه ونظام القوى المتوازية في اتجاه مختلف.
ما هي القوى الموازية؟
القوى المتوازية هي القوى التي خطوط عملها متوازية. بمعنى آخر، تكون قوتان أو أكثر متوازيتين عندما يكون لهما نفس الاتجاه.
يمكن أن يكون لقوتين متوازيتين نفس الاتجاه أو أن يكون لهما اتجاهان متعاكسان. ولكن طالما أن الخطوط المسقطة عليها متوازية، فإن القوى تعتبر متوازية.
لاحظ أنه، بحكم التعريف، لا يمكن أن تكون القوتان المتوازيتان قوتين متزامنتين ، لكن يمكن أن تكونا قوتين على خط واحد .
أمثلة على القوى الموازية
لفهم مفهوم القوى المتوازية بشكل كامل، إليك مثالين مأخوذين من الحياة اليومية لهذا النوع من القوة.
على سبيل المثال، عندما يحاول شخصان تحريك جسم ثقيل جدًا أفقيًا في نفس الوقت، فإنهما يؤثران قوتين متوازيتين في نفس الاتجاه، لأن كلا الشخصين يريدان تحريك الجسم إلى نفس الجانب.
مثال آخر على قوتين متوازيتين هو عندما نقفز بكلتا ساقينا في نفس الوقت. للقفز، تطبق كل ساق قوة عمودية على الأرض.
في الأقسام التالية سنرى كيف يتم استبدال قوتين متوازيتين بالقوة الناتجة. ومع ذلك، لكي تفهم تمارين القوى المتوازية التالية، عليك أولاً أن تعرف ما هي شروط التوازن .
القوى الموازية في نفس الاتجاه
القوة الناتجة عن قوتين متوازيتين في نفس الاتجاه هي قوة قيمتها مجموع وحدات القوى المتوازية، وتستجيب نقطة تطبيقها للعلاقة التالية:
إن المعادلة المستخدمة للحصول على نقطة تطبيق القوة المحصلة تأتي من تطبيق شرط التوازن اللحظي، أي شرط التوازن الثاني.
على سبيل المثال، إذا أردنا جمع قوتين متوازيتين مقدارهما 9 نيوتن و15 نيوتن في نفس الاتجاه ويفصل بينهما طول 12 مترًا، فيجب علينا أولًا جمع شدة القوتين لإيجاد قيمة القوة الناتجة:
يبقى الآن تحديد نقطة تطبيق القوة. وللقيام بذلك يجب علينا حل المعادلة التالية:
في الختام، القوة الناتجة عن نظام هاتين القوتين المتوازيتين هي قوة مقدارها 24 N وتقع على بعد 7.5 m على يمين نقطة تطبيق القوة الأولى.
القوى الموازية في الاتجاه المعاكس
القوة الناتجة لقوتين متوازيتين متعاكستين في الاتجاه هي قوة قيمتها تساوي الفرق في وحدات القوتين المتوازيتين، ولحساب نقطة تطبيقها لا بد من تطبيق العلاقة التالية:
على سبيل المثال، إذا أردنا استبدال قوتين متوازيتين مقدارهما 11 نيوتن و7 نيوتن في اتجاهين مختلفين يفصل بينهما طول 8 أمتار بالقوة الناتجة، فيجب علينا أولًا طرح مقداري القوتين لإيجاد قيمة القوة الناتجة. :
بمجرد حساب معامل القوة الناتجة، كل ما تبقى هو العثور على نقطة تطبيقها، لذلك نقترح المعادلة التالية ونحلها:
وبالتالي فإن القوة الناتجة لهذا النظام من القوى المتوازية هي قوة مقدارها 4 N وتقع على بعد 14 m إلى يسار نقطة تطبيق القوة الأولى.
ومن ناحية أخرى، عندما تكون قوتان متوازيتان في اتجاهين متعاكسين لهما نفس الشدة، فإننا نقول في الفيزياء أنهما زوج من القوى. السمة المميزة للقوتين هي أنها تولد عزمًا وبالتالي تقوم بتدوير الجسم. يمكنك معرفة كيفية حساب عزم بعض القوى بالضغط هنا: