قوة الشد في الفيزياء

القوة

يعبّر مفهوم القوّة عن أي مؤثّر خارجيّ أو فعلٍ قادرٍ على تغيير حالة الجسم أو شكله، كما قد يؤثّر الفعل في حركة الجسم، فإذا كان الجسم في حالة السكون قد يغيّر المؤثّر حالته إلى الحركة، وإذا كان في حالة الحركة قد يغيّر المؤثّر اتجاه حركته، كما قد يوقفه أو يقلل سرعته، أو يزيدها، فعلى سبيل المثال في حالة تأثير قوة خارجية على كرة قدم ساكنة فإنّ الكرة ستستجيب للقوة وتصبح في حالة حركة، أمّا إذا كانت الكرة متحرّكة ستتغيّر خصائص حركتها كالسابق.

إنّ القوة هي أحد الكميّات الفيزيائيّة المتّجهة؛ أي الكميّات التي يمكن التعبير عنها من خلال ذكر المقدار والاتجاه، وهي بعكس الكميّات الفيزيائية القياسية التي يمكن التعبير عنها بالمقدار فقط، فقد نقول أن كميّة القوة هي 6 نيوتن باتّجاه الأسفل.

تاريخ اكتشاف القوة

اكتُشفت القوّة من قِبل العالم الشهير إسحاق نيوتن، وذلك بعد الحادثة الشهيرة التي دفعت العالم للتفكّر والخروج بمصطلح القوّة، فتدور أحداث القصّة حول سقوط ثمرة من الشجرة إلى الأرض مباشرة، الأمر الذي دفع نيوتن للتساؤل عن سبب سقوطها للأسفل وليس للأعلى، وقادته هذه التساؤلات لاكتشاف قوّة الجاذبية الأرضية أولاً ثمّ أنواع القوى الأخرى.

قانون القوّة

تمثّل القوّة باستخدام قانون فيزيائي خاصّ بها، وينصّ على أنّ: (القوّة تساوي كتلة الجسم مضروبة بتسارع ذلك الجسم)، ومن القانون يمكننا استنتاج وجود علاقةٍ طرديّةٍ بين القوّة وكتلة الجسم وسرعته، وتُقاس كميّة القوّة بوحدة النيوتن نسبةً للعالم إسحاق نيوتن، كما يمكن حساب القوة من خلال قانون الزّخم الفيزيائيّ، وذلك بنسبة تغيّر زخم الجسم إلى نسبة التغيّر في الزمن كالآتي: القوة=التغيّر في الزخم/التغيير في الزمن.

قوّة الشد

تعدّ قوّة الشدمن أنواع القوّة الفيزيائيّة، وتنشاً نتيجةً لرد الفعل المتكوّن في الخيط، أو الحبل، أو الأداة التي تعمل على شد الجسم، حيث يكون اتّجاه قوّة الشد موازياً للخيط أو الوسيلة المستخدمة، وفي اتّجاه معاكس للقوّة الواقعة على وسيلة الشّد، ويُطبّق قانون نيوتن الثالث على قوّة الشّد، حيث ينص على أنّه: (لكل فعل رد فعل مساوٍ له بالمقدار ومعاكس له بالاتّجاه)، ويمكن حساب قوّة الشد من خلال العديد من المعادلات الفيزيائيّة التي تربط أنواع القوّة، ولكن لا يوجد معادلة خاصّة بقوّة الشّد تحديداً، وتتميّز قوّة الشّد بأنّها ليست أحادية الاتّجاه، بل يمكن توليدها على أكثر من اتّجاه في آنٍ واحد، كقوّة الشد بين جزيئات السائل في ظاهرة التوتّر السطحي.

أنواع القوى المؤثرة على قوة الشد

هناك بعض أنواع القوّة الأخرى التي تؤثّر في قوّة الشّد، منها:

• قوّة الاحتكاك: وهي القوّة الناتجة عن تلامس جسمين معاً حيث يسير الجسمان باتّجاهين متعاكسين، مما يؤدّي إلى توليد طاقةٍ حركيّةٍ تُصنّف إلى نوعين، وهما: قوّة احتكاك سكونيّة، وقوّة احتكاك حركيّة.
• القوّة العموديّة: وهي القوة الناتجة عن تأثر الجسم بجسمٍ آخر يقع فوقه، ويكون اتّجاه القوة عمودياً على خط التقاء الجسمين.