كيف تحسب التسارع بالقوة والكتلة: مناهج وحقائق شاملة

كيفية حساب التسارع بالقوة والكتلة هو سؤال شهير يجب الإجابة عليه. نحن نعلم التسارع الذي يؤثر على الجسم ، حيث تؤثر القوة والكتلة عليه بشكل كبير.

تسريع يقيس مقدار تغير السرعة في وقت معين. السرعة هي السرعة الفعلية التي يتغير بها جسم ما وفقًا للإطار المرجعي. تعتمد السرعة على مقدار القوة التي تحرك الجسم للأمام أو للخلف.

يعتمد التسارع الذي يعمل على الجسم بشكل أساسي على القوة والكتلة ، وكيفية حساب التسارع بالقوة والكتلة هو ما سنناقشه أكثر. عندما لا تكون القوة غير المتوازنة مساوية للصفر ، فإن التأثير على الجسم سيكون له تسارع أكبر عندما تكون الشبكة هي القوة لا تساوي الصفر.

عندما صافي القوة التأثير على الجسم أكثر ، كما أن التسارع الذي يؤثر على الجسم سيكون أيضًا أكبر. هناك نقطة أخرى يجب تذكرها وهي أن الكتلة تؤثر أيضًا على التسارع. عندما تكون الكتلة أقل ، يكون التسارع أكبر أيضًا.

كما نعلم جميعًا ، تم تطبيق قوانين نيوتن على العديد من النتائج ، وفي التسريع ، نستخدم قانون نيوتن الثاني. يكون هذا مفيدًا عندما نستخدمه لحساب عجلة أي جسم متحرك.

وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، تتناسب القوة المؤثرة على الجسم مع الكتلة ، وثابتة في جميع أنحاءه ، والسرعة المتغيرة. الصيغة معطاة F = أماه. نشتق العجلة كـ أ = F / م.

في هذا السياق ، فإننا نعتبر القوة لتكون شبكة فرض. لأن العديد من القوى تؤثر على الجسم مما يبقيه في حالة حركة ، مثل القوة الطبيعية وقوة الاحتكاك وما إلى ذلك. ومن ثم فإننا نعتبر القوة الكلية المؤثرة على الجسم هي القوة الكلية.

كيف تجد التسارع مع صافي القوة والكتلة

أولاً ، نحتاج إلى فهم كيفية تأثير القوة والكتلة على تسارع الجسم الذي يخضع للحركة. الكتلة هي وزن الجسم المتحرك ، والقوة ليست سوى القوة الكلية المؤثرة على الجسم والتي تحفز حركته.

كل هذا ممكن فقط بسبب صيغة واحدة تخضع لقانون نيوتن الثاني ومشتقة من نفس القانون. الصيغة تسير على هذا النحو ، أ = F / م.

هنا القوة لها حالات مختلفة ؛ يمكن أن تكون القوة طبيعية ، قوة الاحتكاك ، قوة الشد ، قوة الجاذبية ، القوة الناتجة، والقوة الصافية. هنا ، في هذه الحالة ، نعتبر القوة محصلة القوة. وتلك القوة الخاصة تحدث لقوة غير متوازنة.

عندما يتم التأثير على الجسم ، فإن هذه القوة غير المتوازنة تحفز الجسم على تغيير وضع الراحة ، والذي يبدأ منه في الحركة. عندها لن يكون أمام الجسم خيار آخر سوى الخضوع للحركة.

أمثلة بسيطة على كيفية إيجاد التسارع بالقوة والكتلة

عندما تكون الكتلة المطبقة أقل ، يكون التسارع أكبر والعكس صحيح. لذلك نأخذ مثالًا صغيرًا على كرة كتلتها 10 كجم تتدحرج إلى أسفل بقوة 40 نيوتن. لذا يجب علينا أيضًا مراعاة الاتجاه الذي تتحرك فيه الكرة. دعها تكون متعامدة مع المنطقة التي تتحرك عليها.

وفقًا لمعادلة قانون نيوتن الثاني ، و = مكسا

لذلك أ = F / م

أ = 40/10

أ = 4 مللي ثانية-2

دعونا نوضح أيضًا مثالًا آخر لفهم أفضل. في قرية ، كان هناك تل لا يستخدمه أحد كثيرًا لأنه كان به الكثير من الصخور والحجارة الصغيرة التي يمكن أن تتدحرج وتؤذي المارة.

"الصخور" by stebulus مرخص تحت CC BY 2.0

في أحد الأيام بسبب هطول الأمطار الغزيرة ، لم تعد الصخور والحجارة تقف بلا حراك وبدأت تتدحرج إلى أسفل التل بسرعة. الآن دعونا نحسب عجلة صخرة كبيرة كتلتها 500 كجم تتدحرج بقوة 1500 نيوتن.

حسب الصيغة ، أ = F / م

أ = 15000/500

أ = 30 مللي ثانية-2

بصرف النظر عن التسارع بالقوة والكتلة ، هناك عامل حاسم واحد: الجاذبية. أيضًا ، مثال حقيقي لكيفية حساب التسارع بالقوة والكتلة هو ما سنقوم بتفصيله في هذا القسم.

كانت مجموعة من الأولاد في إحدى القرى لقضاء عطلة الصيف. أحد الفتى الذي ينتمي إلى القرية قد فتن صديقه بنهر له نهاية قفز. ومن ثم أراد جميع الأولاد أن يجربوها. قفز واحدًا تلو الآخر في النهر من نقطة القفز.

احسب الآن عجلة الصبي الذي يزن 30 كجم والذي يقفز في النهر بقوة 120 نيوتن. نحن نعرف الصيغة ، أ = F / م. لذلك ، أ = 120/30 ، أ = 3 مللي ثانية-2.

التسارع بالقوة والكتلة في أنشطة الحياة اليومية

هناك دائمًا فضول حول كيفية عمل الأشياء وكيف تتحول إلى واقع. وبالمثل ، فإننا نرى بشكل عام مركبة تتحرك ، لكن هل فكرنا كفيزيائيين يومًا في الفيزياء الكامنة وراء هذا السبب؟

كل يوم ما نراه يدرك الفيزياء ، لكننا نفشل في الاعتراف به. كما ذكرنا سابقًا ، نرى سيارة تتحرك أو تسافر في واحدة ؛ لم نلاحظ أبدًا العلم وراء هذه العملية. لذا فإن أحد الأشياء الرئيسية التي يجب القيام بها هو ملاحظتها والاعتراف بها في حياتنا اليومية.

تسريع حركة الجسم والنتائج هي ما سنمر به في هذا القسم. لذا من الآن فصاعدًا ، أينما ومتى رأينا سيارة أو حافلة تتحرك ، يجب أن نعرف على الفور أن التسارع يساعد في مثل هذه العملية.

أولًا ، نحتاج إلى معرفة علاقة الكتلة بالتسارع. الكتلة هي وزن ذلك الجسم المعين المرتبط بالتسارع. عندما تكون الكتلة صغيرة ، يكون التسارع أكبر. ومن ثم هذه طريقة الحساب تسارع بالقوة والكتلة.

هذا ببساطة هو الفطرة السليمة. عندما يكون الجسم ثقيلًا ، يصعب نقله من مكان إلى آخر. عندما تكون الكتلة خفيفة ، يمكن تعبئتها بسرعة. لذلك فإن الكتلة لها علاقة مباشرة بالتسارع.

كيف نحسب التسارع بالقوة والكتلة
"Car N Motion" by TheBusyBrain مرخص تحت CC BY 2.0

مشاكل في كيفية حساب التسارع بالقوة والكتلة

1 المشكلة:

مقهى يقع في زاوية المدينة. كل صباح ، يتنقل العديد من راكبي الدراجات عبر المدينة ويعبرون المقهى. توجد مقاعد المقهى بالخارج ، لذا فإن المنظر أفضل لأنه مقهى على شاطئ البحر.

في أحد الأيام ، قام أحد راكبي الدراجات بالدراجة بسرعة كبيرة وتحرك ولمس التمثال العملاق الموجود بالقرب منه. وسقط هذا التمثال ببطء على الأرض بسبب وزنه الثقيل. احسب الآن سرعة التمثال الذي يزن 800 كجم بقوة جاذبية قدرها 1100 نيوتن.

حل:

أ = F / م

أ = 1100/800

أ = 1.375 مللي ثانية-2

2 المشكلة:

الكائن لا يتحرك في الوقت الحالي. عندما تؤثر قوة صافية 175 نيوتن على ذلك الجسم الذي يزن 50 كجم ، ما مقدار التسارع الذي سيستخدمه للانتقال من وضع السكون؟

حل:

أ = F / م

أ = 175/50

أ = 3.5 مللي ثانية-2

أسئلة شائعة

ما هي الأمثلة القليلة على التسريع في الأنشطة اليومية؟

التسارع هو السرعة التي يتحرك بها الجسم في وقت معين. يعتمد ذلك على السرعة المتغيرة مع الوقت المحدد.

  • عندما يتحرك الجسم جنوبًا 10N ms-2 بسرعة ثابتة ، فإنه يظل بنفس الوتيرة حتى وما لم يتم إعطاء قوة. لذلك عندما يتم تطبيق القوة ، فإنها ستتحرك 15 مللي ثانية. الآن يُقال أن الكائن يتم تسريعه.
  • تستمر الفتاة في المشي شمالًا بسرعة 10 مللي ثانية - 2. يقال أن الفتاة تتمتع بسرعة ثابتة ، وبالتالي فإن التسارع يساوي صفرًا.
  • عندما تتدحرج الكرة إلى أسفل التل ، فإنها تتسارع عند تطبيق قوة. إذا كان وزن الكرة أقل ، يكون التسارع أكبر ، وإذا كانت الكرة تزن أكثر ، فإن التسارع يقل في النهاية.
  • عندما يقفز الصبي من جرف بقوة مطبقة عليه ، سوف تتسارع أكثر ثم أخيرًا سوف يستريح تحت تأثير الجاذبية. لكن مقدار التسارع المطلوب سيعتمد على القوة المؤثرة في حالة زيادة القوة ، ثم زيادة التسارع ؛ إذا انخفضت القوة ، فإن التسارع ينخفض.  
  • صبي يتحرك في الشمال بعجلة 9 مللي ثانية-2. تدريجيًا يتم التأثير على قوة أخرى على الصبي ويتغير القياس الآن إلى 15 مللي ثانية-2. الآن يقال أن الصبي قد تم تسريعه مع تأثير القوة الكلية عليه.
انتقل إلى الأعلى