تشرح هذه المقالة ما هي القوى المتنافسة وما هو نظام القوى المتنافسة. ستجد أيضًا أمثلة على القوى المتنافسة، والاختلافات مع أنواع القوى الأخرى، وكيفية حساب القوة المحصلة لنظام من القوى المتنافسة.
ما هي القوى المتنافسة؟
القوى المتنافسة هي قوتان أو أكثر تتقاطع اتجاهاتها عند نقطة ما. بحيث تشكل جميع القوى التي تتقاطع امتداداتها في نفس النقطة نظاماً من القوى المتنافسة .
لذلك، عندما يتم تطبيق قوتين أو أكثر من اتجاهات مختلفة على جسم صلب، نقول إن لدينا نظامًا من القوى المتنافسة. ويمكن استبدال كل هذه القوى بقوة واحدة ناتجة (سنرى كيفية القيام بذلك أدناه).
بالإضافة إلى ذلك، عندما تكون القوى المتنافسة في نفس المستوى، فإنها تسمى القوى المتزامنة والقوى المستوية . عادة في الفيزياء نبدأ عادة بدراسة هذا النوع من القوى، لأنه في نفس المستوى هناك حاجة إلى مكونين فقط لتحديد القوى.
أمثلة على القوى المتنافسة
وبالنظر إلى تعريف القوى المتنافسة، فيما يلي مثالان على هذا النوع من القوى لفهم معناها بشكل كامل.
مثال 1
في المثال التالي، يمكنك رؤية قوتين متنافستين، حيث أن خطوط عملهما تتقاطع عند نقطة ما.
ولذلك ليس من الضروري أن تتلامس القوى، لكن يكفي أن تتقاطع امتداداتها لتكون متزامنة.
مثال 2
وهنا مثال آخر على ثلاث قوى متنافسة. إنه جسم معلق من السقف وتطبق عليه ثلاث قوى مختلفة لدعمه. وهذا مثال على القوى المتنافسة التي قد تواجهها في الحياة اليومية.
يؤثر كل حبل على الجسم بقوة لدعمه، وتتوافق اتجاهاتها جميعها عند نقطة واحدة، لذلك فهو نظام من القوى المتنافسة.
القوى المتنافسة والقوى غير المتنافسة
الفرق بين القوى المتنافسة وغير المتنافسة هو ما إذا كانت اتجاهاتها تتطابق عند نفس النقطة أم لا. إن القوى المتنافسة لها اتجاهات متطابقة في أي وقت، في حين أن اتجاهات القوى غير المتنافسة ليس لديها أي شيء مشترك.
في الخطة، القوى غير المتنافسة هي كل هذه القوى المتوازية، وهذه هي المرة الوحيدة التي لا تتنافس فيها القوى.
بالإضافة إلى ذلك، تتميز القوى المتنافسة أيضًا عن القوى غير المتنافسة بنوع الحركة التي يمكنها توليدها. تسبب القوى المتنافسة حركة انتقالية (يتحرك الجسم في اتجاه واحد)، ولكن القوى غير المتنافسة يمكن أن تسبب حركة انتقالية ودورانية (يدور الجسم).
نظام القوى المتنافسة
يمكن استبدال جميع القوى المؤثرة في نظام القوى المتنافسة بقوة واحدة تسمى القوة المحصلة . وبهذه الطريقة نقوم بتبسيط نظام القوى ويمكننا أن نرى بوضوح أين سيتحرك الجسم عند تطبيق كل القوى.
عندما يكون لدينا نظام مكون من قوتين متنافستين ، يجب علينا استخدام طريقة متوازي الأضلاع (أو قاعدة متوازي الأضلاع) لحساب القوة الناتجة. تتكون هذه الطريقة من:
- أولًا، نرسم خطًا عند نهاية إحدى القوى موازيًا للقوة الأخرى.
- نكرر الخطوة السابقة مع القوة الأخرى.
- القوة الناتجة هي قطر متوازي الأضلاع الذي يمتد من الأصل المشترك للقوى إلى نقطة تقاطع الخطين المتوازيين.
عندما يكون لدينا نظام به ثلاث قوى متنافسة أو أكثر، يتم استخدام طريقة المضلع لإيجاد القوة الناتجة. خطوات طريقة المضلع هي:
- ضع كل قوة بعد الأخرى، بحيث يتطابق أصل إحدى القوة مع نهاية القوة الأخرى. الترتيب الذي نضع به القوات ليس له أي صلة.
- القوة الناتجة هي القوة التي تم الحصول عليها من خلال ضم بداية القوة الأولى إلى نهاية القوة الأخيرة.
في الواقع، إن إيجاد القوة المحصلة لنظام من القوى المتنافسة يشبه جمع كل القوى.
حل التمرين على القوى المتنافسة
وأخيرا، نقترح تمرينا للانتهاء من استيعاب فكرة القوى المتنافسة. يمكنك رؤية حل التمرين من خلال النقر على القائمة المنسدلة أدناه.
- أوجد بيانياً القوة الناتجة عن نظام القوى المتنافسة التالي:
ولتحديد القوة الناتجة للنظام يجب استخدام طريقة المضلع لأنه نظام مكون من أربع قوى متنافسة. وبتطبيق هذه الطريقة نحصل على القوة التي تحل محل جميع القوى (الممثلة باللون الأحمر):
