القوى في الفيزياء — مفهوم القوة وتمثيلها وتأثيراتها (حركي وتشوه) مع أمثلة وتمارين — العلوم الفيزيائية — السنة الثانية متوسط — المنهاج الجزائري

مقدمة

في حياتنا اليومية، نتعامل مع القوى باستمرار: ندفع باباً، نسحب درجاً، نرفع حقيبة، نرمي كرة. القوة هي مؤثر خارجي يغير من حالة الجسم الحركية أو يشوهه. في هذا الدرس، سنتعرف على مفهوم القوة في الفيزياء، أنواعها، تمثيلها، وتأثيراتها على الأجسام.

أهداف التعلم

• أن يعرف التلميذ مفهوم القوة في الفيزياء.
• أن يحدد تأثيرات القوة على الأجسام (الحركة، التشوه).
• أن يمثل القوة بمتجهة (سهم).
• أن يميز بين أنواع القوى (التماس، عن بعد).

أولاً: مفهوم القوة

القوة هي مؤثر خارجي يؤثر على جسم فيغير من حالته الحركية (يحركه أو يوقفه أو يغير اتجاهه أو سرعته) أو يشوهه (يغير شكله).

وحدة قياس القوة في النظام الدولي هي النوتن (N).

ثانياً: تأثيرات القوة

1. تأثير حركي (ديناميكي): تغيير حالة الجسم الحركية:
   • تحريك جسم ساكن: دفع سيارة معطلة.
   • إيقاف جسم متحرك: الإمساك بكرة.
   • تغيير سرعة جسم: زيادة سرعة الدراجة بالضغط على الدواسة.
   • تغيير اتجاه حركة جسم: توجيه كرة القدم بالقدم.
2. تأثير استاتيكي (تشوه): تغيير شكل الجسم:
   • تشوه الينابيع عند الضغط عليها.
   • تشوه كرة الطين عند العصر عليها.
   • انثناء مسطرة بلاستيكية عند الضغط على طرفها.

ثالثاً: تمثيل القوة بمتجهة

لتمثيل القوة بيانياً، نستخدم متجهة (سهم) تتميز بثلاثة عناصر:

العنصر	المعنى	مثال
نقطة التأثير	المكان الذي تؤثر فيه القوة على الجسم	مقبض الباب عند دفعه
الخط (الاتجاه)	الخط الذي تعمل فيه القوة (أفقي، عمودي، مائل)	دفع أفقي لفتح الباب
المنحى (الجهة)	الجهة التي تشير إليها القوة (يمين، يسار، أعلى، أسفل)	دفع الباب إلى الداخل
الشدة (المقدار)	قيمة القوة مقاسة بالنوتن (N)، يمثلها طول السهم	سهم طويل لقوة كبيرة

رابعاً: أنواع القوى

1. قوى التماس (Contact Forces)

تظهر عندما يكون هناك تلامس مباشر بين الجسمين.

• قوة الدفع: دفع طاولة، دفع عربة.
• قوة السحب: سحب حبل، سحب درج.
• قوة الاحتكاك: مقاومة الحركة بين سطحين متلامسين.
• قوة التوتر: في الحبال والخيوط.

2. قوى عن بعد (Non-Contact Forces)

تؤثر دون تلامس مباشر بين الأجسام.

• قوة الجاذبية (الوزن): جذب الأرض للأجسام نحو مركزها.
• القوة المغناطيسية: جذب أو دفع المغناطيس للمعادن.
• القوة الكهربائية: بين الشحنات الكهربائية.

أمثلة محلولة

المثال 1:

تؤثر قوة مقدارها 10N على صندوق نحو اليمين. مثل هذه القوة بمتجهة.

الحل: نرسم سهماً نقطة بدايته على الصندوق، واتجاهه نحو اليمين، وطوله يتناسب مع 10N.

المثال 2:

تسقط تفاحة من الشجرة نحو الأرض. ما اسم القوة المؤثرة عليها؟ وما نوعها؟

الحل: قوة الجاذبية الأرضية (الوزن)، وهي من قوى عن بعد.

تمارين تطبيقية

1. صنف التأثيرات التالية إلى تأثير حركي أو تأثير تشوه:
   1. ركل كرة.
   2. عجن الطين.
   3. إيقاف دراجة بالفرامل.
   4. ثني قضيب حديدي.
2. اذكر نوع القوة (تماس أو عن بعد) في الحالات التالية:
   1. جذب المغناطيس لمسمار.
   2. دفع عربة التسوق.
   3. سقوط ورقة شجر على الأرض.
   4. سحب حبل في لعبة شد الحبل.
3. ما عناصر تمثيل القوة بمتجهة؟ اشرح باختصار.

الخلاصة

• القوة مؤثر يغير الحركة أو يشوه الجسم.
• للقوة تأثيران: حركي (تغيير الحالة الحركية) واستاتيكي (تشوه).
• تمثل القوة بمتجهة: نقطة التأثير، الاتجاه، المنحى، الشدة.
• تقسم القوى إلى قوى تماس وقوى عن بعد.
• وحدة القوة هي النيوتن (N).