قانون نيوتن الثاني

يتعلق قانون نيوتن الأول بالحالات التي تكون فيها محصلة القوى المؤثرة في الجسم تساوي صفرا . والسؤال الذي يتبادر إلى الذهن هو : ماذا لو كان هناك محصلة للقوى التي تؤثر في الجسم ؟ ان المشاهدات العملية تدلنا على أن الجسم الساكن عندما تؤثر فيه قوة معينة ؛ فإنه يبدأ بالحركة وبالتالي يتسارع ؛ وإذا كانت هناك سيارة تتحرك بسرعة ثابتة وبخط مستقيم ؛ وشغل سائقها الفرامل ، أي زاد قوة الاحتكاك بين السيارة والطريق التي تسير عليها (وبذلك تؤثر في السيارة محصلة قوى باتجاه معاكس لحركتها) ، فإن سرعة السيارة تتناقص تدريجيا إلى أن تقف .

ان هذه المشاهدات ، ومشاهدات كثيرة غيرها ، لتدل دلالة واضحة ان الجسم عندما نؤثر فيه بقوة (أو محصلة قوى) ، تتغير سرعنه مقدارا ، أو اتجاهاً ؛ أو مقدارا واتجاها معا . وبالتالي نقول إن الجسم يكتسب تسارعا معينا ؛ ولكن ما قيمة هذا التسارع ؟ وما علاقته بالقوى المؤثرة ؟

وهنا نأخذ بعين الإعتبار التجارب الآتية :

إن الشكل (1) يوضح جسما موضوعا على سطح أفقي أملس ، ويؤثر فيه قوة أفقية . وليكن خط عمل القوى مارا بمركز ثقل الجسم . وبالتالي لا يتحرك حركة دورانية ، وإنما يتحرك حركة انتقالية فقد لنفترض ان القوى (f) تقاس بميزان نابضي (زنبركي) بالاستعانة بساعة وقف ، وبقياس المسافة التي يتحركها الجسم يمكن إيجاد تسارعه . وبتغيير مقدار القوة (وذلك بتغيير الشد في الميزان الزنبركي) ، يلاحظ تغير التسارع . وبأخذ قراءات مختلفة للقوى المؤثرة والتسارعات الناتجة عنها ، نجد أن :

..................(1)

حيث ، F : مقدار القوة المؤثرة ، a : مقدار التسارع الناتج عنها .

كما نجد أيضا التسارع هو نفسه اتجاه القوة المؤثرة .

إن نسبة القوة إلى التسارع الذي تحدثه القوى على الجسم نفسه يمكن اعتبارها صفة خاصة بالجسم ، بدليل أنه إذا تغير الجسم تغيرت هذه النسبة . إن هذه النسبة تسمى كتلة القصور للجسم (m) ، أي أن :

....................(2)

وهذا القانون عبارة عن قانون نيوتن الثاني بالرموز ، وبالصورة المتجهة يكتب هذا القانون على النحو الآتي :

(3) ……………….               F=ma

ويمكن كتابة نص قانون نيوتن الثاني على النحو الآتي :

اذا أثرت قوة (أو محصلة قوى) في جسم ، بحيث تعطيه حركة انتقالية فإن مقدار التسارع الذي يكتسبه الجسم يتناسب طرديا مع القوة المؤثرة فيه ويكون باتجاهها

وينبغي أن يلاحظ أن كتلة القصير للجسم هي كمية عددية (غير متجهة) ، وهي تمثل مدى ممانعة الجسم للحركة ويمكن إيجادها بقسمة القوى (المؤثرة في الجسم) على التسارع الذي تحدثه للجسم . ومما يجدر ذكره أن هناك نوعا من الكتلة يسمى كتلة الجذب ، وكتلة الجذب لجسم هي مقياس لمعاناة الأرض عند جذبها للجسم . وإذا كانت وحدة قياس الكتلة هي الكغ ، فإن كتلة الجذب لجسم ما تساوي كتلة القصور له .

وعند تطبيق قانون نيوتن الثاني على حالة ما ، علينا أن ننتبه إلى أن  (f)في القانون (f=ma) هي محصلة القوى المؤثرة في الجسم ؛ لذلك إذا أثرت في الجسم مجموعة من القوى ، وطلب إلينا إيجاد التسارع الذي يكتسبه الجسم من مجموعة القوى هذه ، فإننا نجد محصلة القوى هذه . ثم نطبق القانون (F=ma)

أما الوحدات المستخدمة في هذا القانون ، فهي على النحو الآتي :

(1) في نظام م . كغ . ث (MKS)

F: newton, m:Kg. a: m /sec²

(2) في نظام سم . غ . ث (CGS )

F: dyne, m: g, a: cm / sec ²

مواضيع ذات صلة

أنظمة لأكثر من جسيم واحد

كمية التحرك الزاوية والقوة المركزية

الحركة الدورانية

امثلة عن الاتزان الاستاتيكي للأجسام الممتدة

الاتزان الاستاتيكي للأجسام الممتدة

تعريف العزم

تذبذبات صغيرة لبندول

اعتبارات الطاقة في الحركة التوافقية البسيطة

الحل الهندسي للمعادلة التفاضلية للحركة التوافقية البسيطة، دائرة المرجع

الحل باستخدام حساب التفاضل والتكامل

قانون هوك والمعادلة التفاضلية للحركة التوافقية البسيطة

القدرة ووحدات الشغل