الفرق الرئيسي - القوى المتوازنة مقابل القوى غير المتوازنة

عندما نفكر في القوى المؤثرة على الجسم ، يمكن أن تكون القوى كذلك متوازن أو غير متوازن. الفرق الرئيسي بين القوى المتوازنة وغير المتوازنة هو أنه عندما تكون القوى متوازنة ، تكون القوة الكلية على الجسم 0 ، في حين أن القوة الكلية المؤثرة على الجسم ليست 0 إذا كانت القوى غير متوازنة.

ما هي القوى المتوازنة

تتوازن القوى المؤثرة على الجسم إذا كان مجموع المتجه 0، أي لا توجد قوة صافية تؤثر على الجسم. وفقًا لقوانين نيوتن للحركة ، إذن ، لن يتسارع الجسم. هذا يعني أنه إذا كان الجسم في حالة راحة ، فسيستمر في الراحة ، وإذا كان الجسم في حالة حركة ، فسيستمر في التحرك بنفس السرعة في خط مستقيم. إذا كان الجسم يتحرك بنفس السرعة ولكنه لا يتحرك في خط مستقيم ، فإن القوى المؤثرة على الجسم غير متوازنة والجسم يتسارع.

القوى المتوازنة - أمثلة

لنأخذ مثالاً بسيطًا. الكلاب في الرسم البياني أدناه تسحب قطعة من القماش. لنفترض أن كلا الكلبين يسحبان القماش بقوة 50 نيوتن في اتجاهين متعاكسين ، ستلغي القوتان بعضهما البعض وستكون النتيجة أو القوة الكلية 0. هنا ، القوى متوازنة ولن يتحرك القماش.

القوة المتوازنة_ كلاب تلعب لعبة شد الحبل

فكر في قدح يستريح على الطاولة. حقيقة أن الكوب لا يتحرك لا يعني بالضرورة أنه لا توجد قوى مؤثرة على الكوب. هناك دائمًا جاذبية تعمل على الكوب ، في محاولة لسحبه لأسفل (هنا نفترض أننا نتحدث عن كوب على الأرض!) ، ومع ذلك يتم إلغاء الجاذبية من خلال قوة رد فعل صاعدة تمارسها الطاولة الموجودة على الكوب. بمعنى آخر ، القوى متوازنة ولهذا السبب لا يتحرك الكوب.

القوات المتحدنة

لنأخذ مثالاً حيث يتم سحب الجسم بواسطة 3 قوى متحدة المستوى (أي أنها تعمل جميعها على نفس المستوى). إذا استمر الجسد في السكون ، فإننا نعلم أن القوى المؤثرة عليه متوازنة. في الشكل أدناه ، لدينا قوتان

و

يعمل كل منهما بزوايا قائمة مع قوة ثالثة

يتصرف بزاوية

إلى العمودي. إذا كانت متوازنة ، فيمكننا إيجاد علاقة بين القوتين

و

والزاوية

.

أولاً ، أخذ القوى عموديًا ،

.

أفقيا ، نحصل عليه

.

قسمة المعادلة الأولى على الأولى نحصل عليها ،

إذا كانت ثلاث قوى متحدة المستوى متوازنة وتصنع زوايا مختلفة مع بعضها البعض ، فما عليك سوى العثور على مكونات كل قوة على طول اتجاهين متعامدين. ثم يجب أن يكون مجموع المتجهات للمكونات على طول كل اتجاه 0.

ما هي القوى غير المتوازنة

عندما نقول أن القوى الموجودة على الجسم غير متوازنة ، فإننا نعني أن هناك قوة محصلة صافية. كالعادة ، نوجد القوة المحصلة بإيجاد مجموع متجه للقوى. للإشارة إلى أننا نأخذ مجموع القوى أو محصلةها ، نكتب

كما

.

وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، إذا كانت القوة المحصلة هي

يعمل على الجسم مع الكتلة

، ثم يخضع الجسم لتسارع

في اتجاه القوة المحصلة. لنأخذ لعبة شد الحبل كمثال آخر: هذه المرة بين إنسان وكلب:

لعبة شد الحبل: الكلب مقابل الإنسان

في الصورة ، تبدو القوى متوازنة. ومع ذلك ، تخيل ماذا سيحدث إذا شد الكلب القماش بقوة 60 نيوتن بينما كانت المرأة تسحبها بقوة 60.25 نيوتن في الاتجاه المعاكس. الآن ، ستكون هناك قوة غير متوازنة مقدارها 0.25 نيوتن تجاه المرأة. إذا كانت كتلة القميص 3 جم ، فسيكون تسارع القميص تجاه المرأة كما يلي:

الفرق بين القوى المتوازنة وغير المتوازنة

صافي القوة

ل قوى متوازنة، القوة الصافية هي 0.

ل قوى غير متوازنة، القوة الصافية ليست 0.

التسريع

قوى متوازنة لا تسبب تسارع.

قوى غير متوازنة يسبب التسارع.

الصورة مجاملة

"Tug of War" بقلم PROgarlandcannon (عمل خاص) [CC BY-SA 2.0] ، عبر فليكر

"Tug of war" بقلم PROCary Bass-Deschenes (عمل خاص) [CC BY-SA 2.0] ، عبر فليكر (معدل)