5.7: القوى المشتركة
- Page ID
- 200127
- تحديد القوى العادية والتوتر
- التمييز بين القوى الحقيقية والوهمية
- قم بتطبيق قوانين نيوتن للحركة لحل المسائل التي تتضمن مجموعة متنوعة من القوى
يتم إعطاء القوى العديد من الأسماء، مثل الدفع والسحب والدفع والوزن. تقليديًا، تم تجميع القوات في عدة فئات وإعطائها أسماء تتعلق بمصدرها أو كيفية نقلها أو آثارها. تمت مناقشة العديد من هذه الفئات في هذا القسم، إلى جانب بعض التطبيقات المثيرة للاهتمام. تمت مناقشة المزيد من الأمثلة على القوى لاحقًا في هذا النص.
فهرس القوى: العادية والتوتر وأمثلة أخرى للقوى
سيكون كتالوج القوى مفيدًا كمرجع أثناء حل المشكلات المختلفة التي تنطوي على القوة والحركة. تشمل هذه القوى القوة العادية والتوتر والاحتكاك وقوة الزنبرك.
قوة عادية
الوزن (يسمى أيضًا قوة الجاذبية) هو قوة منتشرة تعمل في جميع الأوقات ويجب مواجهتها لمنع الجسم من السقوط. يجب عليك تحمل وزن الجسم الثقيل عن طريق دفعه لأعلى عندما تثبته ثابتًا، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{1}\) (أ). ولكن كيف تدعم الأجسام غير الحية مثل الجدول وزن الكتلة الموضوعة عليها، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{1}\) (ب)؟ عندما يتم وضع كيس طعام الكلاب على الطاولة، تتدهور الطاولة قليلاً تحت الحمولة. سيكون هذا ملحوظًا إذا تم وضع الحمولة على طاولة بطاقات، ولكن حتى طاولة البلوط القوية تتشوه عند تطبيق القوة عليها. ما لم يتم تشويه الجسم بما يتجاوز حدوده، فإنه سيمارس قوة استعادة تشبه إلى حد كبير الزنبرك المشوه (أو الترامبولين أو لوح الغوص). كلما زاد التشوه، زادت قوة الاستعادة. وبالتالي، عندما يتم وضع الحمل على الطاولة، يتدلى الجدول حتى تصبح قوة الاستعادة كبيرة مثل وزن الحمولة. عند هذه النقطة، تكون القوة الخارجية الصافية على الحمل صفرًا. هذا هو الوضع عندما يكون الحمل ثابتًا على الطاولة. يتدلى الجدول بسرعة ويكون الترهل طفيفًا، لذلك لا نلاحظ ذلك. لكنها تشبه ترهل الترامبولين عند الصعود إليه.
يجب أن نستنتج أن كل ما يدعم الحمل، سواء كان متحركًا أم لا، يجب أن يوفر قوة تصاعدية تساوي وزن الحمولة، كما افترضنا في بعض الأمثلة السابقة. إذا كانت القوة التي تدعم وزن جسم ما، أو حمولة، متعامدة مع سطح التلامس بين الحمولة ودعمها، فإن هذه القوة تُعرّف بأنها قوة عادية وهنا يُعطى الرمز\(\vec{N}\). (هذه ليست وحدة نيوتن للقوة، أو N.) تعني كلمة عادي عموديًا على السطح. هذا يعني أنه يمكن التعبير عن القوة العادية التي يتعرض لها جسم يستقر على سطح أفقي في شكل متجه على النحو التالي:
\[\vec{N} = -m \vec{g} \ldotp \tag{5.11}\nonumber \]
في الشكل القياسي، يصبح هذا
\[N = mg \ldotp \tag{5.12}\nonumber \]
يمكن أن تكون القوة العادية أقل من وزن الجسم إذا كان الجسم على منحدر.
ضع في اعتبارك المتزلج على المنحدر في الشكل\(\PageIndex{2}\). تبلغ كتلتها بما في ذلك المعدات 60.0 كجم. (أ) ما مقدار التسارع إذا كان الاحتكاك ضئيلًا؟ (ب) ما عجلتها إذا كان الاحتكاك يساوي 45.0 نيوتن؟
إستراتيجية
هذه مشكلة ثنائية الأبعاد، حيث لا تكون جميع القوى على المتزلج (نظام الاهتمام) متوازية. النهج الذي استخدمناه في علم الحركة ثنائي الأبعاد يعمل أيضًا بشكل جيد هنا. اختر نظام إحداثيات مناسبًا وقم بإسقاط المتجهات على محاورها، مما يؤدي إلى إنشاء مشكلتين أحادية البعد لحلهما. نظام الإحداثيات الأكثر ملاءمة للحركة على المنحدر هو النظام الذي يحتوي على إحداثيات واحدة موازية للمنحدر وواحدة عمودية على المنحدر. (الحركات على طول المحاور المتعامدة بشكل متبادل مستقلة.) نستخدم x و y للاتجاهين المتوازي والعمودي، على التوالي. يؤدي اختيار المحاور هذا إلى تبسيط هذا النوع من المشكلات، لأنه لا توجد حركة عمودية على المنحدر ويكون التسارع منحدرًا. فيما يتعلق بالقوى، يتم سحب الاحتكاك في مواجهة الحركة (دائمًا ما يعارض الاحتكاك الحركة الأمامية) ويكون دائمًا موازيًا للمنحدر، ويتم رسم w x بالتوازي مع المنحدر والمنحدر السفلي (يتسبب في حركة المتزلج أسفل المنحدر)، ويتم رسم w y كمكون للوزن عمودي على المنحدر. ثم يمكننا النظر في المشاكل المنفصلة للقوى الموازية للمنحدر والقوى العمودية على المنحدر.
الحل
حجم مكون الوزن الموازي للمنحدر هو
\[w_{x} = w \sin 25^{o} = mg \sin 25^{o},\nonumber \]
وحجم مكون الوزن العمودي على المنحدر هو
\[w_{y} = w \cos 25^{o} = mg \cos 25^{o} \ldotp\nonumber \]
- إهمال الاحتكاك. نظرًا لأن التسارع موازٍ للمنحدر، فإننا نحتاج فقط إلى النظر في القوى الموازية للمنحدر. (تزداد القوى المتعامدة مع المنحدر إلى الصفر، نظرًا لعدم وجود تسارع في هذا الاتجاه.) القوى الموازية للمنحدر هي مكون وزن المتزلج الموازي للمنحدر w x والاحتكاك f. وباستخدام قانون نيوتن الثاني، مع الرموز الفرعية للدلالة على الكميات الموازية للمنحدر، $a_ {x} =\ frac {F_ {net\; x}} {m}} {m} $$حيث F net x = w x - mg sin 25 درجة، بافتراض عدم وجود احتكاك لهذا الجزء. لذلك، $a_ {x} =\ frac {F_ {net\; x}} {م} =\ frac {mg\ sin 25^ {o} {m} = g\ sin 25^ {o} $$ (9.80\; م/s^ {2}) (0.4226) = 4.14\; م/s^ {2} $$هو التسارع.
- تشمل الاحتكاك. لدينا قيمة معينة للاحتكاك، ونعلم أن اتجاهه موازٍ للمنحدر وهو يعارض الحركة بين الأسطح المتلامسة. لذا فإن القوة الخارجية الصافية هي $$F_ {net\; x} = w_ {x} - f\ ldotP$$استبدال هذا في قانون نيوتن الثاني\(a_x = \frac{F_{net\; x}}{m}\)، يعطي $a_ {x} =\ frac {F_ {net\; x} {m} =\ frac {w_ {x} - f} {م} - f} {م} - {م} - {م} - و} {م} - m}\ ldotp$$ نستبدل القيم المعروفة للحصول على $a_ {x} =\ frac {(60.0\; kg) (9.80\; m/s^ {2}) (0.4226) - 45. 0\; N} {60.0\; kg}\ ldoTP$$وهذا يعطينا $a_ {x} = 3.39\; m/s^ {2}, $$ وهو التسارع الموازي للمنحدر عندما يكون هناك 45.0 نيوتن من الاحتكاك المعاكس.
الدلالة
نظرًا لأن الاحتكاك دائمًا ما يعارض الحركة بين الأسطح، فإن التسارع يكون أصغر عند وجود احتكاك منه عند عدم وجوده. ومن النتائج العامة أنه إذا كان الاحتكاك على المنحدر ضئيلًا، فإن التسارع أسفل المنحدر هو a = g sin\(\theta\)، بغض النظر عن الكتلة. كما تمت مناقشته سابقًا، تسقط جميع الأجسام بنفس التسارع في حالة عدم وجود مقاومة للهواء. وبالمثل، تنزلق جميع الأجسام، بغض النظر عن الكتلة، إلى أسفل منحدر بدون احتكاك بنفس التسارع (إذا كانت الزاوية هي نفسها).
عندما يستقر جسم على منحدر يصنع زاوية\(\theta\) ذات زاوية أفقية، تنقسم قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم إلى مكونين: قوة تعمل عموديًا على المستوى، وwy، وقوة تعمل بالتوازي مع المستوى، wx (الشكل\(\PageIndex{3}\)). عادةً\(\vec{N}\) ما تكون القوة العادية متساوية في الحجم والعكس في الاتجاه للمكون العمودي للوزن w y. تؤدي القوة التي تعمل بالتوازي مع الطائرة، w x، إلى تسريع الجسم إلى أسفل المنحدر.
كن حذرًا عند تحليل وزن الكائن إلى مكونات. إذا كان الميل بزاوية على الأفقي، فإن مقادير مكونات الوزن هي
\[w_{x} = w \sin \theta = mg \sin \theta\nonumber \]
و
\[w_{y} = w \cos \theta = mg \cos \theta\nonumber \]
نستخدم المعادلة الثانية لكتابة القوة العادية التي يمر بها جسم يستقر على مستوى مائل:
\[N = mg \cos \theta \ldotp \tag{5.13}\nonumber \]
بدلاً من حفظ هذه المعادلات، من المفيد أن تكون قادرًا على تحديدها من العقل. للقيام بذلك، نرسم الزاوية اليمنى التي شكلتها ناقلات الوزن الثلاثة. \(\theta\)زاوية المنحدر هي نفس الزاوية المتكونة بين w و w y. بمعرفة هذه الخاصية، يمكننا استخدام علم المثلثات لتحديد حجم مكونات الوزن:
\[\cos \theta = \frac{w_{y}}{w},\quad w_{y} = w \cos \theta = mg \cos \theta\nonumber \]
\[\sin \theta = \frac{w_{x}}{w},\quad w_{x} = w \sin\theta = mg \sin \theta\nonumber \]
تعمل قوة مقدارها 1150 نيوتن بالتوازي مع منحدر لدفع صندوق آمن يزن 250 كجم إلى شاحنة متحركة. المنحدر غير قابل للاحتكاك ويميل عند 17 درجة. (أ) ما هو تسارع السفينة الآمنة في أعلى المنحدر؟ (ب) إذا أخذنا في الاعتبار الاحتكاك في هذه المشكلة، بقوة احتكاك مقدارها 120 نيوتن، فما تسارع الخزنة؟
التوتر
الشد هو قوة على طول الوسيط؛ على وجه الخصوص، هي قوة سحب تعمل على طول موصل مرن ممتد، مثل حبل أو كابل. تأتي كلمة «التوتر» من كلمة لاتينية تعني «التمدد». ليس من قبيل الصدفة أن تسمى الحبال المرنة التي تنقل قوى العضلات إلى أجزاء أخرى من الجسم بالأوتار. يمكن لأي موصل مرن، مثل الخيط أو الحبل أو السلسلة أو السلك أو الكبل، أن يمارس سحبًا موازيًا لطوله فقط؛ وبالتالي، فإن القوة التي يحملها الموصل المرن هي توتر ذو اتجاه مواز للموصل. التوتر هو سحب الموصل. ضع في اعتبارك العبارة: «لا يمكنك دفع الحبل». بدلاً من ذلك، تسحب قوة الشد للخارج على طول طرفي الحبل. ضع في اعتبارك شخصًا يحمل كتلة على حبل، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{4}\). إذا كانت الكتلة البالغة 5.00 كجم في الشكل ثابتة، فإن عجلتها تساوي صفرًا والقوة الصافية تساوي صفرًا. القوى الخارجية الوحيدة التي تؤثر على الكتلة هي وزنها والتوتر الذي يوفره الحبل. وهكذا،
\[F_{net} = T - w = 0,\nonumber \]
حيث T و w هما مقادير التوتر والوزن، على التوالي، وتشير علاماتهما إلى الاتجاه، مع كون الارتفاع إيجابيًا. كما أثبتنا باستخدام قانون نيوتن الثاني، فإن التوتر يساوي وزن الكتلة المدعومة:
\[T = w = mg \ldotp \tag{5.14}\nonumber \]
وهكذا، بالنسبة لكتلة تبلغ 5.00 كجم (مع إهمال كتلة الحبل)، نرى ذلك
\[T = mg = (5.00\; kg)(9.80\; m/s^{2}) = 49.0\; N \ldotp\nonumber \]
إذا قطعنا الحبل وأدخلنا زنبركًا، فسيمتد الزنبرك بطول يساوي قوة 49.0 نيوتن، مما يوفر مراقبة مباشرة وقياسًا لقوة الشد في الحبل.
غالبًا ما تستخدم الموصلات المرنة لنقل القوى حول الزوايا، كما هو الحال في نظام الجر بالمستشفى أو الوتر أو كبل فرامل الدراجات. في حالة عدم وجود احتكاك، يكون انتقال الشد غير منقوص؛ يتغير اتجاهه فقط، ويكون دائمًا موازيًا للموصل المرن، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{5}\).
احسب الشد في السلك الذي يدعم المشاية ذات الحبل المشدود التي يبلغ وزنها ٧٠٫٠ كجم والمبينة في الشكل\(\PageIndex{6}\).
إستراتيجية
كما ترى في الشكل\(\PageIndex{6}\)، يتم ثني السلك تحت وزن الشخص. وبالتالي، فإن التوتر على جانبي الشخص يحتوي على مكون تصاعدي يمكنه دعم وزنه. كالعادة، القوى هي متجهات يتم تمثيلها تصويريًا بواسطة سهام لها نفس اتجاه القوى والأطوال المتناسبة مع مقاييسها. النظام هو مشاية الحبل المشدود، والقوى الخارجية الوحيدة المؤثرة عليه هي وزنه\(\vec{w}\) والتوترين\(\vec{T}_{L}\) (التوتر الأيسر) و\(\vec{T}_{R}\) (التوتر الأيمن). من المعقول إهمال وزن السلك. القوة الخارجية الصافية هي صفر، لأن النظام ثابت. يمكننا استخدام علم المثلثات للعثور على التوترات. أحد الاستنتاجات ممكن في البداية - يمكننا أن نرى من الشكل\(\PageIndex{6}\) (ب) أن مقادير التوترات T L و T R يجب أن تكون متساوية. نحن نعرف هذا لأنه لا يوجد تسارع أفقي في الحبل والقوى الوحيدة التي تعمل على اليسار واليمين هي T L و T R. وبالتالي، يجب أن يكون حجم هذه المكونات الأفقية للقوى متساويًا حتى تلغي بعضها البعض.
عندما تكون لدينا مشاكل في المتجهات ثنائية الأبعاد لا يوجد فيها متجهان متوازيان، فإن أسهل طريقة للحل هي اختيار نظام إحداثيات مناسب وعرض المتجهات على محاورها. في هذه الحالة، يحتوي أفضل نظام إحداثيات على محور أفقي واحد (x) ومحور عمودي واحد (y).
الحل
أولاً، نحتاج إلى حل ناقلات التوتر في مكوناتها الأفقية والعمودية. يساعد في إلقاء نظرة على مخطط جديد للجسم الحر يعرض جميع المكونات الأفقية والعمودية لكل قوة تعمل على النظام (الشكل\(\PageIndex{7}\)).
ضع في اعتبارك المكونات الأفقية للقوى (المشار إليها بحرف x):
\[F_{net x} = T_{Rx} − T_{Lx} \ldotp\nonumber \]
القوة الأفقية الخارجية الصافية F net x = 0، لأن الشخص ثابت. وهكذا،
\[F_{net x} = 0 = T_{Rx} − T_{Lx} \ldotp\nonumber \]
\[T_{Lx} = T_{Rx} \ldotp\nonumber \]
لاحظ الآن الشكل\(\PageIndex{7}\). يمكنك استخدام علم المثلثات لتحديد حجم T L و T R:
\[\cos 5.0^{o} = \frac{T_{Lx}}{T_{L}}, \quad T_{Lx} = T_{L} \cos 5.0^{o}\nonumber \]
\[\cos 5.0^{o} = \frac{T_{Rx}}{T_{R}}, \quad T_{Rx} = T_{R} \cos 5.0^{o} \ldotp\nonumber \]
معادلة تي إل إكس و تي آر إكس:
\[T_{L} \cos 5.0^{o} = T_{R} \cos 5.0^{o} \ldotp\nonumber \]
وهكذا،
\[T_{L} = T_{R} = T,\nonumber \]
كما كان متوقعا. الآن، بالنظر إلى المكونات الرأسية (المشار إليها بكلمة y)، يمكننا حل T. مرة أخرى، نظرًا لأن الشخص ثابت، فإن قانون نيوتن الثاني يعني أن F net y = 0. وهكذا، كما هو موضح في مخطط الجسم الحر،
\[F_{net y} = T_{Ly} + T_{Ry} - w = 0 \ldotp\nonumber \]
يمكننا استخدام علم المثلثات لتحديد العلاقات بين T Ly و T. Ry و T. كما حددنا من التحليل في الاتجاه الأفقي، T L = T R = T:
\[\sin 5.0^{o} = \frac{T_{Ly}}{T_{L}}, \quad T_{Ly} = T_{L} \sin 5.0^{o} = T \sin 5.0^{o}\nonumber \]
\[\sin 5.0^{o} = \frac{T_{Ry}}{T_{R}}, \quad T_{Ry} = T_{R} \sin 5.0^{o} = T \sin 5.0^{o} \ldotp\nonumber \]
الآن يمكننا استبدال قيم T Ly و T Ry في معادلة القوة الصافية في الاتجاه الرأسي:
\[F_{net y} = T_{Ly} + T_{Ry} - w = 0\nonumber \]
\[F_{net y} = 0 = T \sin 5.0^{o} + T \sin 5.0^{o} - w = 0\nonumber \]
\[2T \sin 5.0^{o} - w = 0\nonumber \]
\[2T \sin 5.0^{o} = w\nonumber \]
و
\[T = \frac{w}{2 \sin 5.0^{o}} = \frac{mg}{2 \sin 5.0^{o}},\nonumber \]
وبالتالي
\[T = \frac{(70.0\; kg)(9.80\; m/s^{2})}{2(0.0872)},\nonumber \]
والتوتر هو
\[T = 3930\; N \ldotp\nonumber \]
الدلالة
يعمل الشد الرأسي في السلك كقوة تدعم وزن المشاية ذات الحبل المشدود. يبلغ التوتر ما يقرب من ستة أضعاف وزن 686-N للمشية ذات الحبل المشدود. نظرًا لأن السلك أفقي تقريبًا، فإن المكون الرأسي للتوتر ليس سوى جزء صغير من التوتر في السلك. تكون المكونات الأفقية الكبيرة في اتجاهين متعاكسين ويتم إلغاؤها، لذلك لا يتم استخدام معظم التوتر في السلك لدعم وزن المشاية ذات الحبل المشدود.
إذا أردنا إحداث توتر كبير، فكل ما علينا فعله هو ممارسة قوة عمودية على موصل مرن مشدود، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{6}\). كما رأينا في المثال 5.13، يعمل وزن المشاية ذات الحبل المشدود كقوة عمودية على الحبل. رأينا أن التوتر في الحبل مرتبط بوزن المشاية ذات الحبل المشدود بالطريقة التالية:
\[T = \frac{w}{2 \sin \theta} \ldotp\nonumber \]
يمكننا توسيع هذا التعبير لوصف التوتر T الناتج عند ممارسة قوة عمودية (F \(\perp\)) في منتصف الموصل المرن:
\[T = \frac{F_{\perp}}{2 \sin \theta} \ldotp\nonumber \]
يتم تمثيل الزاوية بين الموصل الأفقي والموصل المنحني بـ\(\theta\). في هذه الحالة، تصبح T كبيرة عندما\(\theta\) تقترب من الصفر. حتى الوزن الصغير نسبيًا لأي موصل مرن سيؤدي إلى ترهله، نظرًا لأن التوتر اللانهائي قد ينتج إذا كان أفقيًا (أي\(\theta\) = 0 و sin\(\theta\) = 0). على سبيل المثال،\(\PageIndex{8}\) يوضح الشكل حالة نرغب فيها في سحب سيارة من الطين عندما لا تتوفر شاحنة سحب. في كل مرة تتحرك فيها السيارة للأمام، يتم شد السلسلة لإبقائها مستقيمة قدر الإمكان. يتم إعطاء التوتر في السلسلة بواسطة T =\(\frac{F_{\perp}}{2 \sin \theta}\)، وبما\(\theta\) أنه صغير، فإن T كبير. يشبه هذا الوضع المشاية ذات الحبل المشدود، إلا أن التوترات الموضحة هنا هي تلك التي تنتقل إلى السيارة والشجرة بدلاً من تلك التي تعمل عند النقطة التي \(\perp\)يتم فيها تطبيق F.
يتم ربط أحد طرفي حبل بطول 3.0 متر بشجرة؛ والطرف الآخر مرتبط بسيارة عالقة في الطين. يسحب السائق جانبًا عند منتصف الحبل، ويخرجه لمسافة 0.25 مترًا، وإذا مارس قوة مقدارها 200.0 نيوتن في ظل هذه الظروف، فأوجد القوة المؤثِّرة على السيارة.
في تطبيقات قوانين نيوتن، نوسع المناقشة حول الشد في الكبل لتشمل الحالات التي تكون فيها الزوايا الموضحة غير متساوية.
احتكاك
الاحتكاك هو قوة مقاومة للحركة المعاكسة أو ميلها. تخيل كائنًا مستريحًا على سطح أفقي. يجب أن تكون القوة الصافية المؤثرة على الجسم صفرًا، مما يؤدي إلى المساواة في الوزن والقوة العادية، والتي تعمل في اتجاهين متعاكسين. إذا كان السطح مائلًا، فإن القوة العادية توازن مكون الوزن عموديًا على السطح. إذا لم ينزلق الجسم لأسفل، تتم موازنة مكون الوزن الموازي للمستوى المائل بالاحتكاك. تتم مناقشة الاحتكاك بمزيد من التفصيل في الفصل التالي.
قوة الربيع
الزنبرك هو وسيط خاص له بنية ذرية محددة لديه القدرة على استعادة شكله إذا كان مشوهًا. لاستعادة شكله، يمارس الزنبرك قوة استعادة تتناسب مع الاتجاه المعاكس الذي يتم فيه تمديده أو ضغطه. هذا هو بيان القانون المعروف باسم قانون هوك، والذي له الشكل الرياضي
\[\vec{F} = -k \vec{x} \ldotp\nonumber \]
ثابت التناسب k هو مقياس لصلابة الزنبرك. خط عمل هذه القوة موازٍ لمحور الزنبرك، ويكون الإحساس بالقوة في الاتجاه المعاكس لمتجه الإزاحة (الشكل\(\PageIndex{9}\)). يجب قياس الإزاحة من وضع الاسترخاء؛ x = 0 عند استرخاء الزنبرك.
القوى الحقيقية والأطر بالقصور الذاتي
هناك فرق آخر بين القوى: بعض القوى حقيقية، بينما البعض الآخر ليس كذلك. القوى الحقيقية لها بعض الأصل المادي، مثل سحب الجاذبية. في المقابل، تنشأ القوى الوهمية ببساطة لأن الراصد موجود في إطار مرجعي متسارع أو غير قصري، مثل الإطار الذي يدور (مثل الدوران الدائري) أو يخضع لتسارع خطي (مثل سيارة تتباطأ). على سبيل المثال، إذا كان القمر الصناعي يتجه شمالًا فوق نصف الكرة الشمالي للأرض، ثم إلى مراقب على الأرض، فسيبدو أنه يواجه قوة إلى الغرب ليس لها أصل مادي. بدلاً من ذلك، تدور الأرض باتجاه الشرق وتتحرك شرقًا تحت القمر الصناعي. في إطار الأرض، يبدو هذا وكأنه قوة باتجاه الغرب على القمر الصناعي، أو يمكن تفسيره على أنه انتهاك لقانون نيوتن الأول (قانون القصور الذاتي). يمكننا تحديد القوة الوهمية من خلال طرح السؤال، «ما هي قوة الرد؟» إذا لم نتمكن من تسمية قوة رد الفعل، فإن القوة التي نفكر فيها وهمية. في مثال القمر الصناعي، يجب أن تكون قوة الرد قوة متجهة شرقًا على الأرض. تذكر أن الإطار المرجعي بالقصور الذاتي هو الإطار الذي تكون فيه جميع القوى حقيقية، وبشكل مكافئ، الإطار الذي تحتوي فيه قوانين نيوتن على الأشكال البسيطة الواردة في هذا الفصل.
دوران الأرض بطيء بدرجة كافية بحيث تكون الأرض تقريبًا إطارًا بالقصور الذاتي. يجب عليك عادةً إجراء تجارب دقيقة لمراقبة القوى الوهمية والانحرافات الطفيفة عن قوانين نيوتن، مثل التأثير الموصوف للتو. على نطاق واسع، مثل دوران أنظمة الطقس والتيارات المحيطية، يمكن ملاحظة التأثيرات بسهولة (الشكل\(\PageIndex{10}\)).
العامل الحاسم في تحديد ما إذا كان الإطار المرجعي بالقصور الذاتي هو ما إذا كان يتسارع أو يدور بالنسبة لإطار القصور الذاتي المعروف. ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن جميع الظواهر التي تمت مناقشتها في هذا النص موجودة في إطارات بالقصور الذاتي.
القوى التي تمت مناقشتها في هذا القسم هي قوى حقيقية، لكنها ليست القوى الحقيقية الوحيدة. الرفع والدفع، على سبيل المثال، هما قوى حقيقية أكثر تخصصًا. في قائمة القوى الطويلة، هل بعضها أساسي أكثر من البعض الآخر؟ هل هناك بعض المظاهر المختلفة لنفس القوة الكامنة؟ الإجابة على كلا السؤالين هي نعم، كما سترى في علاج الفيزياء الحديثة لاحقًا في النص.
استكشف القوى والحركة في هذه المحاكاة التفاعلية أثناء دفع الأشياء المنزلية لأعلى ولأسفل منحدر. اخفض المنحدر وارفعه لترى كيف تؤثر زاوية الميل على القوى الموازية. تُظهر الرسوم البيانية القوى والطاقة والعمل.
قم بتمديد وضغط النوابض في هذا النشاط لاستكشاف العلاقات بين القوة وثابت الزنبرك والإزاحة. تحقق مما يحدث عند توصيل زنبركات في سلسلة وبالتوازي.