قانون نيوتن الثاني

قانون نيوتن الثاني

قانون نيوتن الثاني هو موضوع مقالتنا اليوم من مدونة علم حيث سنتعرف على نص هذا القانون، وعلاقته الرياضية، و سنشرح هذا القانون من خلال ذكر بعض الأمثلة الحياتية المرتبطة بهذا القانون والتي يقوم بها الإنسان في ممارساته اليومية.

ما هو نص قانون نيوتن الثاني؟

ينص قانون نيوتن للحركة على أن “تسارع أي جسم ناتج عن قوة مؤثرة عليه، يتناسب تناسباً عكسياً مع كتلة الجسم، وطردياً مع مقدار القوة وفي نفس اتجاهها.

ما هي معادلة قانون نيوتن الثاني؟

 يعتبر قانون نيوتن الثاني من القوانين الفيزيائية المهمة الهامة حيث يتم تمثيله بالمعادلة الآتية:

  • القوة =التسارع × الكتلة
  • و بالرموز ق=ت×ك

حيث أن:

  • ق هي القوة وتعتبر كمية متجهة ووحدتها نيوتن N، وتعادل 1(كغ*م/ث/ث).
  • ك هي الكتلة، وتعد كمية قياسية، ووحدتها (كغ).
  • ت: التسارع، وتعد كمية متجهة حيث تقاس بوحدة م/ث2.
  • F: القوة بوحدة نيوتن.
  • m: الكتلة بوحدة (كغ) .
  • a: التسارع بوحدة م/ث2.
image 62

مسائل مهمة على قانون نيوتن الثاني

تعرفنا في السطور السابقة على معادلة قانون نيوتن الثاني

والآن سنقدم لك عزيزي القارئ بعض المسائل  لتوضيح العلاقات الرياضية التي تمثل هذا القانون :

المسألة الأولى على قانون نيوتن

سيارة ذات كتلة مقدارها 1000 (كغ)، وتسير بتسارع 4 م/ث2، فما مقدار القوة التي تؤثر عليها؟

من خلال تطبيق قانون نيوتن للحركة، وهو

 القوة = الكتلة × التسارع.

 القوة = 1000 كغ× 4 م/ث2.

وبعد إجراء العملية الحسابية

القوة = 4000 نيوتن

نص قانون نيوتن الثاني

المسألة الثانية على قانون نيوتن أو قانون التسارع

ما كتلة جسم، تم تعرضه لقوة صافية مقدارها 15 نيوتن، وأكتسب تسارع مقداره 5 م/ث2؟

من خلال القيام بعملية النسبة والتناسب، يمكن الحصول على الكتلة من خلال العلاقة التالية:

 الكتلة=القوة÷التسارع.

 من خلال التطبيق في القانون

 الكتلة =15 نيوتن/5 م/ث2.

ومن هنا يتم الحصول على أن الكتلة = 3 كغ.

المسألة الثالثة على قانون نيوتن الثاني أو قانون التسارع

جسم يزن 6 كغ، تعرض لقوة صافية مقدارها 12 نيوتن، فما معدل التسارع الناتج؟

عن طريق القيام بعملية النسبة والتناسب، يمكن أن نحصل على التسارع من خلال العلاقة التالية: التسارع=القوة÷الكتلة.

 يتم التطبيق في العلاقة الناتجة، فيصبح التسارع = 12 نيوتن/ 6 كغ، ومن خلال العملية الحسابية، تكون قيمة التسارع = 2م/ث2.

اقرأ أيضاً: من حروف الجر

image 63

ما هي أبرز التطبيقات على قانون نيوتن الثاني؟

يوجد تطبيقات متعددة على قانون التسارع والذي يسمى أيضا بقانون نيوتن الثاني للحركة، ومن أبرز التطبيقات الحياتية على هذا القانون :

  • عند دفع عربة التسوق،  تميل العربة المليئة للتحرك بصورة بطيئة على عكس العربة الفارغة التي تكون  سرعتها عالية، ومقدار القوة اللازمة لدفعها أقل بكثير من العربة الممتلئة.
  • يحتاج إطلاق صاروخ إلى قوة دفع عالية من أجل زيادة مقدار تسارعه وقدرته على الخروج من مجال الجاذبية الأرضية، والوصول نحو الفضاء.
  • التسارع الذي تتحرك به كرة عندما  يتم ضربها في المضرب، يتناسب مع معدل القوة المؤثرة عليها، والتي تمثل العلاقة الرياضية الخاصة بقانون نيوتن الثاني.

أمثلة على قانون نيوتن الثاني

المثال الأول

 إذا علمت أنّ محصلة القوى الخارجية المؤثرة على آلة جزارة العشب تساوي 51 نيوتن، وكانت كتلة ماكينة الجز تُقدر بحوالي 24 كغ، ما مقدار التسارع الذي تعمل به الماكينة؟

باستخدام قانون نيوتن الثاني:

 محصلة القوى المؤثرة في الجسم= كتلة الجسم × تسارع الجسم.

نقوم بتعويض المعطيات في القانون:

 القوة = 51 نيوتن، وكتلة الجسم = 24 كغ

 51 = 24 × تسارع الماكينة.

تسارع ماكينة جز العشب= 51÷ 24.

ومنه تسارع ماكينة جز العشب= 2.125 م/ ث².

المثال الثاني

إذا أثرت قوتين مختلفتين على صندوق من الكرتون باتجاهين متعاكسين، فكانت القوة الأولى تؤثر بالاتجاه اليمين بمقدار 20 نيوتن، وكانت القوة الثانية تؤثر باتجاه اليسار بمقدار 30 نيوتن، علمًا بأنّ كتلة الصندوق تساوي 2 كغ، فما مقدار تسارع الجسم؟

باستخدام قانون نيوتن الثاني:

 محصلة القوى المؤثرة في الجسم= كتلة الجسم × تسارع الجسم.

يجب أولًا أن نحسب محصلة القوى:

محصلة القوى= القوة بالاتجاه اليسار- القوة باتجاه اليمين محصلة القوى = 30 – 20 = 10 نيوتن

وبما أن كتلة الجسم = 2 كغ.

نعوض القيمة في قانون نيوتن الثاني :

10 = 2 × تسارع الجسم

تسارع صندوق الكرتون = 10 ÷ 2

تسارع الصندوق الكرتوني= 5 م/ث².

ذكرنا في السطور السابقة ملخص قانون نيوتن الثاني من خلال ذكر نص هذا القانون وعلاقته الرياضية، ووضحنا هذا القانون من خلال بعض التطبيقات في الحياة اليومية ووضعنا مسائل مهمة لفهم هذا القانون،أتمنى أن أكون قد وفقت في هذه المقالة.