فهم القوى والحركة في الفيزياء: دليل شامل

الفيزياء

قدّم علم الفيزياء العديد من التفسيرات والحلول للظواهر والمسائل الحياتيّة؛ حيث تمكّن الإنسان من تفسير المسائل الغامضة التي تحدث بشكل يومي في حياة الإنسان من خلال القوانين الفيزيائيّة الأساسيّة كالحركة والقوّة والسرعة والتسارع؛ كما تمّ تطوير العديد من الاختراعات ودعم الاكتشافات من خلال علم الفيزياء.

وتُعدّ مفاهيم القوّة والحركة من المفاهيم الفيزيائيّة الأساسيّة في الميكانيكا الكلاسيكيّة، وتمّ استخدام مفهومهما والقوانين الفيزيائيّة الخاصّة بهما لحل وتفسير الظواهر، وتطوير قوانيّن جديدة أكثر تعقيداً.

القوة

القوّة هي المؤثّر الخارجي الذي يتسبّب في تحويل حالة الأجسام من الحالة الساكنة إلى حالة الحركة، ويؤثّر في الأجسام المتحرّكة؛ من خلال زيادة معدّل السرعة التي تتحرّك فيه، كما يغيّر اتجاه الحركة الذي تسير فيه الأجسام المتحرّكة، فعندما نريد تغيير حالة جسم ما أو تحريك جسم ساكن فإننا نزوّده بقوّة مؤثّرة خارجية، كما يمكننا التحكّم في مقدار القوّة للحصول على النتيجة المطلوبة والسرعة المطلوبة من العمليّة.

أمّا فيزيائيّاً فنعبّر عن القوّة بأنّها إحدى الكميّات المتجهة؛ أي التي تُقاس بتحديد مقدارها رقمياً، واتجاهها؛ أي اتجاه المسار الذي تسير فيه “أعلى أو أسفل، أو الاتجاهات الأربعة ومشتقاتها”، وهُناك العديد من المعادلات الرياضيّة الفيزيائيّة التي يُمكن من خلالها حساب القوّة، وتُقاس بوحدة النيوتن نسبةً للعالم إسحاق النيوتن الذي اكتشف الجاذبيّة الأرضيّة، ووضع قوانين القوّة المشهورة الثلاث.

الحركة

تعدّ الحركة إحدى الخصائص الميكانيكيّة للأجسام، ومن أساسيّات علم الفيزياء، وتمكّن الإنسان من إدراك معنى الحركة منذ القدم، فقد إدركت العقول البشريّة القديمة وقبل تطوّر العلوم أن معنى كلمة الحركة هي وسيلة لنقل الأجسام من مكان معيّن إلى مكان آخر، وتتم الحركة باستخدام أحد أنواع القوى المختلفة، أمّا عن تعريف مفهوم الحركة في الفيزياء فهو التغيّر في الأجسام في المستوى أو الفراغ من مكان محدد إلى مكان آخر، بفضل قوّة مؤثّرة خارجيّة، أو قوّة مؤثّرة من الداخل في فترة محددة من الزّمن.

ويعدّ العالم إسحاق نيوتن هو أوّل من حدد وجمع قوانين الحركة المختلفة التي قدّمت تفسيراً منطقياً وشاملاً لعدد كبير من الظواهر الفيزيائيّة، ثمّ وضعت الحركة كحجر أساس وجوهر علوم المكيانيكا الكلاسيكيّة، ووضع العالم إسحاق نيوتن ثلاثة قوانين للحركة، وربط من خلال هذه القوانين ما بين مفاهيم حركة الأجسام، ومفهوم القوّة التي أنتجت هذه التأثير على الأجسام.

قوانين نيوتن في الحركة والقوّة

• القانون الأوّل ينص على أن الجسم الساكن يبقى في حالة سكونه ما لم تؤثّر فيه قوّة مؤثرة داخليّة أو خارجيّة تغير حالته من السكون إلى الحركة، والجسم المتحرّك يبقى متحركاً ما لم تؤثّر فيه قوّة داخليّة أو خارجيّة تغير حالته من الحركة إلى السكون أو تغيّر اتجاه المسار الذي يسير فيه الجسم.
• القانون الثاني ينص على أنّه إذا أثّرت قوّة ما أو عدّة أنواع من القوى في جسم معيّن فإنها تعطيه تسارعاً يتناسب مع مجموعة القوة المؤثّرة.
• القانون الثالث ينص على أنّ لكل فعل ردة فعل مساوية له في المقدار ومعاكسة له في الاتجاه.