لخّصلي

إذا وضعت كرة على سطح الأرض فإنها تبقى ساكنة في مكانها ولا تتحرك، إلا إذا
ضربتها بقدمك. وكذلك الكتاب الموجود على مكتبك، يبقى ساكنا ما لم ترفعه
بيدك. وإذا تركت الكتاب بعد رفعه فإن قوة الجاذبية الأرضية تسحبه في اتجاه
الأسفل. تلاحظ في كل حالة من الحالات السابقة أن حركة الكرة أو الكتاب
ال
تغيرت بفعل مؤثر سحب أو دفع . أي أن الأجسام تتسارع أو تتباطأ أو تغير اتجاه
حركتها فقط عندما يؤثر فيها مؤثر سحب أو دفع.
إن هذا المؤثر الذي يعمل على تغيير حركة الأجسام يُطلق عليه اسم القوة Force.
والقوة إما دفع أو سحب. ويبين الشكل ١ أنه عندما تقذف كرة جولف فإنك تؤثر
فيها بقوة، فتتسارع الكرة مبتعدة عن المضرب وتعمل القوة كذلك على تغيير
اتجاه حركة الكرة؛ فبعد أن تغادر الكرة المضرب ينحني مسارها إلى أسفل لتعود
ثانية إلى الأرض بتأثير قوة الجاذبية الأرضية التي تسحب الكرة إلى أسفل وتغير
اتجاه حركتها. وعندما تصطدم الكرة بالأرض تؤثر فيها الأرض بقوة فتوقفها.
وتؤثر القوى بطرائق مختلفة؛ فمثلا يُمكن تحريك مشبك ورق بواسطة قوة
مغناطيسية، أو سحبه بواسطة قوة الجاذبية الأرضية، أو بواسطة قوة من تأثيرك
عندما تلتقطه . كل هذه أمثلة على القوى التي قد تؤثر في مشبك الورق.
جسم
.
عته
جمع القوى من الممكن أن تؤثر أكثر من قوة في جسم ما . فعلى سبيل المثال،
إذا أمسكت مشبك ورق بيدك بالقرب من مغناطيس فإن المشبك يتأثر بقوتك
وقوة جذب المغناطيس وقوة الجاذبية الأرضية. يسمى مجموع القوى المؤثرة في
ما القوة المحصلة Net Force. إن القوة المحصلة هي التي تحدد كيفية تغير
حركة جسم عندما تؤثر فيه أكثر من قوة. وعندما تتغير حركة الجسم فإن سرعـ
المتجهة تتغير أيضا؛ وهذا يعني أن الجسم يتسارع.
والآن كيف تجمع القوى لتعطي القوة المحصلة؟ إذا كانت القوى في اتجاه واحد
فإنها تجمع معا لتكوّن القوة المحصلة. أما إذا أثرت قوتان في اتجاهين متعاكسين
فإن القوة المحصلة تساوي الفرق بينهما، ويكون اتجاهها في اتجاه القوة الكبرى.
القوى المتزنة وغير المتزنة من الممكن أن تؤثر قوة في جسم ما، ولا تُسبب
تسارعه إذا ألغت قوى أخرى دفع أو سحب القوة الأولى. انظر الشكل ٢ . إذا كنت
تدفع بابًا بقوة، وكان زميلك يدفع الباب نفسه بقوة مماثلة في الاتجاه المعاكس
للي يتحرك الباب؛ لأن القوتين متعاكستان، وتُلغى إحداهما أثر الأخرى.
م و ألغى بعضها أثر بعض، ولم تحدث تغييرا في السرعة
المتجهة للجسم فإن هذه القوى تسمى قوى متزنة Balanced Forces .
فإذا أثرت قوتان أو أكثر في جسم وال
وفي هذه
الحالة تكون القوة المحصلة صفرا. أما إذا لم تكن القوة المحصلة صفرا تكون القوى
قوى غير متزنة Unbalanced Forces. وفي هذه الحالة لا تلغي القوى بعضها أثر
بعض، وتتغير السرعة المتجهة للجسم.
القوة والقانون الأول لنيوتن في الحركة
لو أنك دفعت كتابًا على سطح طاولة أو على أرض الغرفة فإنه ينزلق، ثم لا يلبث
أن يتوقف. وكذلك لو ضربت كرة جولف فإنها تصطدم بالأرض وتتدحرج، ثم لا
تلبث أن تتوقف. ويبدو من هذين المثالين أن أي جسم تحرّكه يتوقف بعد فترة.
ذلك أنه يلزم أن نؤثر بقوة وبصورة مستمرة في أي جسم نريد أن
وربما تستنتج من م
يستمر في حركته. وهذا الاستنتاج في الواقع غير صحيح.
أعطت أفكار جاليليو العالم الإنجليزي نيوتن (١٦٤٢ - ١٧٢٧م) فهما أفضل
لطبيعة الحركة؛ فقد فسّر نيوتن حركة الأجسام في ثلاثة قوانين سميت باسمه
يصف القانون الأول لنيوتن حركة جسم عندما تكون القوة المحصلة المؤثرة فيه
صفرًا. وينص القانون الأول لنيوتن في الحركة Newton's First Law of Motion
على أنه يبقى الجسم على حالته من سكون أو حركة مالم تؤثر عليه قوة خارجية
الاحتكاك
أدرك جاليليو أيضًا أن حركة جسم ما لا تتغير حتى تؤثر فيه قوة غير متزنة وأنت
ترى يوميا أجساما متحركة تتوقف. فما القوة التي أدت إلى إيقافها؟ إن القوة
المسؤولة عن ذلك - والتي تجعل جميع الأجسام تقريباً تتوقف عن الحركة - هي
قوة الاحتكاك Friction
هي قوة ممانعة تنشأ بين سطوح الأجسام المتلامسة، وتقاوم حركة بعضها
جسما يتحرك بس
بالنسبة إلى بعض، كما هو مبين في الشكل .۳ . وبسبب قوة الاحتكاك، لا ترى
. بسرعة متجهة ثابتة، إلا مع وجود قوة محصلة تؤثر فيه باستمرار.
كما تؤثر قوة الاحتكاك أيضًا في الأجسام التي تنزلق أو تتحرك خلال مواد، منها
الهواء أو الماء.
وعلى الرغم من وجود عدة أشكال لقوة الاحتكاك إلا أنها تشترك جميعا في أنها
تعمل على مقاومة انزلاق جسم يتحرك على سطح جسم آخر. حرّك يدك فوق
سطح الطاولة، ستحس بقوة الاحتكاك غير اتجاه حركة يدك، ستلاحظ تغير
اتجاه قوة الاحتكاك. إن قوة الاحتكاك تعمل دائمًا على إنقاص سرعة الأجسام
المتحركة.
إن فهم الحركة استغرق وقتا طويلًا؛ وذلك لعدة أسباب، منها: عدم إدراك الناس
لسلوك الاحتكاك، وأن الاحتكاك قوة. وقد اعتقدوا أن الحالة الطبيعية للأجسام
هي السكون؛ لأن الأجسام المتحركة تتوقف في النهاية، وأنه لاستمرار حركة
جسم فإنه يلزم التأثير فيه بقوة سحب أو دفع بشكل مستمر، وعند توقف القوة
الصخو
أدرك جاليليو أن الحركة المستمرة حالة طبيعية للأجسام، مثل الحالة السكونية
عن التأثير فإن الجسم يتوقف.
لها، وأن الاستتناك هو المسؤول عن نقصان سرعة جسم متحرك مسببا توقفه في
النهاية، وأنه المحافظة على استمرار حركة جسم لا بد من التأثير بقوة للتغلب
على تأثيرات قدرة الاحتكاك. وإذا أمكن إزالة قوة الاحتكاك فإن الجسم المتحرك
يبقى متحراً سرعة ثابتة، وفي خط مستقيم ويوضح الشكل ٤ الحركة في حالة
عدم وجود الاحتكاك.
انيق
الاحتكاك السكوني إذا حاولت تحريك جسم ثقيل كثلاجة مثلًا، فستلاحظ أنها
لا تتحرك في البداية، ولكن إذا زدت من قوة دفعك أكثر فأكثر فستجدها قد بدأت
تتحرك فجأة. عندما بدأت تدفع الثلاجة في البداية كانت قوة دفعك وقوة الاحتكاك
بين الثلاجة والأرض متعاكستين، وكانت القوة المحصلة لهما تساوي صفرًا. ويُسمّى
نوع الاحتكاك الذي يمنع الأجسام من الحركة إذا أثرت فيها قوة الاحتكاك السكوني.
ينشأ الاحتكاك السكوني عن تجاذب الذرات على السطوح المتلامسة، وهذا يسبب
التصاق هذه السطوح عند تلامسها. وتزداد قوة الاحتكاك هذه مع ازدياد خشونة السطحين
المتلامسين، وازدياد وزن الجسم المراد تحريكه. ولكي تحرك الجسم عليك أن تبذل
قوة كافية لكسر الروابط التي تعمل على تلاصق السطحين المتلامسين معا.
الاحتكاك الانزلاقي (الديناميكي) في الوقت الذي تعمل فيه قوة الاحتكاك
السكوني على منع الجسم الساكن من الحركة، تعمل قوة الاحتكاك الانزلاقي على
تقليل سرعة الجسم المنزلق . فإذا دفعت جسمًا على أرضية غرفة فسوف يؤثر الاحتكاك
الانزلاقي فيه في عكس اتجاه حركته. وإذا توقفت عن دفعه فسيؤدي الاحتكاك الانزلاقي
إلى توقف الجسم عن الحركة، ولكي يستمر الجسم في حركته عليك الاستمرار في
دفعه. ويعود سبب الاحتكاك الانزلاقي إلى خشونة السطوح المتلامسة، كما هو موضح
في الشكل ٥ . وتميل السطوح إلى الالتصاق بعضها ببعض في مواقع تلامسها. وعندما
ينزلق سطح فوق آخر تتكسر الروابط بين السطحين، وتتشكل روابط أخرى جديدة
وهذا ما يُسبب الاحتكاك الانزلاقي. ويجب بذل قوة لتحريك سطح خشن على سطح
خشن آخر .
الاحتكاك التدحرجي عندما تقود دراجة أو تنطلق فوق لوح تزلج فإن سرعتك
تناقص بسبب تأثیر نوع آخر من قوة الاحتكاك؛ يسمى الاحتكاك التدحرجي، ينتج
عندما يدور جسم فوق سطح. وفي مثال الدراجة يكون الاحتكاك التدحرجي بين
إطارات الدراجة والأرض، كما يوضح الشكل ٦ ، مما يؤدي إلى إبطاء حركة الدراجة.