كيفية حساب الكتلة من القوة: عدة مناهج وأمثلة للمشكلة


الكتلة هي كمية المادة الموجودة في الجسم أو الجسم. من خلال هذا المقال سنتعرف على كيفية حساب الكتلة من القوة. 

توجد طرق مختلفة لمعرفة كتلة الجسم ، إحداها عن طريق القوة. باستخدام قانون الحركة الثاني ، يمكننا إيجاد كتلة الجسم أو الجسم. ينص هذا القانون على أن القوة تختلف بشكل مباشر مع الكتلة ومعدل تغير الزخم. 

نحن نعلم ذلك عندما نتقدم بطلب القوة على أي جسم ، إما أنها تزيد السرعة أو تنقصها. في حالة زيادة السرعة يقال أن الجسم يتسارع. 

افترض أن الصبي يركب دراجة ؛ عندما نطبق القوة وندفعها من الخلف ، تزداد السرعة. وتبدأ الدورة في التسارع. أي أن القوة تميل إلى تسريع الجسم. تؤدي القوة الكبيرة إلى زيادة معدل التسارع.  

وفقًا لبيان قانون الحركة الثاني ، نعلم أن القوة المطبقة على كائن ما تتناسب مع معدل زخمه. يساعدنا هذا القانون في اشتقاق صيغة القوة. يتم تمثيل القانون رياضيا على النحو التالي: 

F = موانئ دبي / دينارا

هنا p هو الزخم الخطي. يُعرَّف الزخم الخطي بأنه حاصل ضرب الكتلة والسرعة. ومن ثم ، يصبح الزخم الخطي:

ع = مف

بالتعويض عن قيمة الزخم في معادلة القوة أعلاه ، نحصل عليها. 

F = d (mv) / dt

نظرًا لأن m ثابت ، تصبح الصيغة:

F = م (dv / dt)

يعطي تفاضل السرعة قيمة التسارع أي ؛

dv / dt = أ

ومن ثم ، تصبح صيغة القوة المطبقة:

F = أماه

من هذه المعادلة ، يمكننا إيجاد كتلة الجسم كما يلي:

م = و / أ

وهكذا ، بقسمة القوة المطبقة على معدل تسارع الجسم المتحرك ، نحصل على قيمة الكتلة. ستكون الكتلة المكتسبة بالكيلوجرام لأن 1 نيوتن هي القوة المطلوبة لإزاحة 1 كجم من الكتلة إلى متر واحد. 

الصورة الائتمان: ويكيبيديا

الآن ، نعلم أن وزن الجسم ليس سوى القوة الناتجة عن قوة الجاذبية. تسحب الجاذبية جميع الكائنات إلى أسفل بقوة ، وبالتالي فإن وزن التي نختبرها هي القوة. 

قد يخلط الكثيرون بين الوزن والكتلة. الوزن هو القوة ، والكتلة هي الكمية الإجمالية لأي جسم. الآن أهم نقطة يجب ملاحظتها هنا هي أن الوزن يمكن أن يختلف ، لكن كتلة الجسم تظل كما هي في جميع أنحاء الأرض. إنها كمية ثابتة. 

وهكذا من الأعلى نحصل على:

F = أماه

W = أماه 

يرجع الوزن إلى قوة الجاذبية ، لذا فبدلًا من استخدام العجلة الخطية ، نستخدم g وهي العجلة الناتجة عن الجاذبية. لذلك ، باستبدال القيمة ، نحصل على صيغة الوزن على النحو التالي:

W = ملغ 

هنا؛

W = الوزن 

م = الكتلة 

ز = تسارع الجاذبية 

باستخدام الصيغة أعلاه ، يمكننا إيجاد كتلة الجسم ؛

القوة المطبقة على أي جسم تتناسب طرديًا مع كتلته. هذا يعني أنه إذا زادت الكتلة ، تزداد القوة المطبقة أيضًا. ويمكن أن يؤدي انخفاض الكتلة إلى تقليل القوة أيضًا. لذلك لرفع أو تحريك جسم ثقيل ، يتم تطبيق قوة أكبر. ويمكن بسهولة إزاحة الجسم الخفيف عن طريق استخدام قدر ضئيل من القوة. لذلك كان هذا هو كل شيء حساب الكتلة من القوة.

المشاكل المتعلقة بالكتلة والقوة

م = W / ز

1 المشكلة: لتسريع صندوق متحرك بمعدل 2 ، يتم تطبيق قوة 10 نيوتن عليه. ستكون كتلة الصندوق:

حل: القوة (F) = 10 نيوتن 

التسارع (أ) = 2

بالتعويض عن القيم في صيغة القوة ، نحصل على:

F = أماه

10 = 2M

م = 10 / 2

5 كجم = م 

2 المشكلة: يتم تطبيق قوة 10 kgf لدفع شاحنة ثقيلة جدًا بمعدل 2. يتم حساب كتلة الشاحنة على النحو التالي:

حل: لدينا هنا القوة المؤثرة 10 kgf والعجلة 2. 

أولاً سنحول kgf إلى نيوتن. 

1 كجم ق = 9.8 نيوتن

10 كجم ق = 10 * 9.8 نيوتن

ونحن نعلم أن

ولذلك،

هذا هو: 10 كجم ق = 98 نيوتن 

لذلك فإن كتلة الصندوق ستكون 5 كيلوغرامات. 

الآن ، دعونا نعوض بقيمة القوة والتسارع في صيغة القوة:

F = أماه

98N = م * 2 مللي ثانية-2

م = 98 / 2

م = 49 كجم

إذن كتلة الشاحنة الثقيلة 49 كجم. 

3 المشكلة: وزن الصندوق 2 نيوتن ، فإن كتلة الصندوق ستكون؟ 

حل: يبلغ وزن الصندوق 200 نيوتن ، وهنا سنأخذ قيمة جرام تقريبًا 10 ، ونستبدلها بصيغة الوزن:

W = ملغ

200N = م * 10 مللي ثانية-2

م = 200 / 10

م = 20 كجم

ومن ثم ، فإن كتلة الصندوق 20 كجم. 

أكثر أسئلة متكررة 

ما هي القوة؟

أبسط تعريف للقوة في الفيزياء هو الدفع أو الشد المطبق على جسم ما. 

القوة هي كمية مادية يمكنها إحداث الكثير من التغييرات التي يتم تطبيقها عليها. يميل إلى زيادة أو تقليل سرعة الجسم المتحرك ؛ علاوة على ذلك ، يمكنه أيضًا تغيير موضع وحجم أو شكل الموضوع. 

ما هي كتلة الجسم؟ 

كتلة الجسم أو الجسم هي المقياس المادي لإجمالي كمية المادة الموجودة فيه. 

الكتلة هي كمية ثابتة مما يعني أنه بغض النظر عن المكان الذي تذهب إليه على الأرض ، فإنها تظل كما هي. إنها كمية المادة لأي جسم معين. الوحدة العامة للكتلة بالجرام أو الكيلوجرامات. 

كيف تحسب الكتلة من القوة؟ 

يمكن حساب كتلة الجسم من القوة باستخدام صيغة القوة. 

وفقًا لقانون الحركة الثاني ، نحصل على صيغة القوة على النحو التالي:

F = أماه

من هذه الصيغة نحسب الكتلة على النحو التالي:

م = و / أ

الكتلة التي تم الحصول عليها هنا تساوي وحدات بالكيلوجرام. 

كيف تعتمد القوة على كتلة الجسم؟

تختلف القوة المطبقة على أي جسم بشكل مباشر مع كتلة ذلك الجسم المحدد. 

إذا كانت كتلة الجسم ضخمة ، فنحن بحاجة إلى قوة أكبر لإزاحة ذلك الجسم أو تسريعه. وبالمثل ، إذا كانت الكتلة خفيفة ، فإن مقدارًا صغيرًا من القوة يكفي لرفع أو تحريك ذلك الجسم. 

هل الكتلة والوزن نفس الشيء؟

لا ، في الفيزياء ، تختلف الكتلة بطريقة مختلفة عن وزن جسم معين. 

الوزن يساوي القوة التي يمارسها الجسم بسبب قوة الجاذبية ، بينما الكتلة هي فقط الكمية الإجمالية للمادة في ذلك الجسم. الفرق الرئيسي هو أن الوزن يمكن أن يختلف ، لكن الكتلة كمية ثابتة. 

ربيعة خالد

مرحباً ، أنا ربيعة خالد ، أتابع حاليًا درجة الماجستير في الرياضيات. كتابة المقالات هي شغفي وأنا أكتب بشكل احترافي منذ أكثر من عام حتى الآن. كوني طالب علوم ، لدي موهبة في القراءة والكتابة عن العلوم وكل ما يتعلق بها. إذا أعجبك ما أكتبه ، يمكنك التواصل معي على LinkedIn: https://www.linkedin.com/mwlite/in/rabiya-khalid-bba02921a في وقت فراغي ، أطلِق جانبي الإبداعي على لوحة الرسم. يمكنك التحقق من لوحاتي على: https://www.instagram.com/chronicles_studio/

آخر المقالات