كيفية حساب القوة العمودية

تنزيل المقال

تنزيل المقال

تعرف القوة العمودية بأنها كمية القوة اللازمة لملاشاة القوى الأخرى أيًا كان مصدرها. لا توجد طريقة واحدة لإيجاد القوة العمودية بل يعتمد الأسلوب المتبع لحساب هذه القوة على الظروف المحيطة بالجسم الذي تؤثر عليه وكذلك على بيانات المتغيرات التي تعرفها. استمر بقراءة هذا المقال لتتعلم أكثر عن هذا الموضوع.

الخطوات

طريقة 1

طريقة 1 من 5:

القوة العمودية في حالة الاستقرار

تنزيل المقال

1. 
   1
   افهم ما يشير إليه مصطلح "القوة العمودية". تشير "القوة العمودية" لكمية القوة المستخدمة لتضاد أو لتعاكس قوة الجاذبية الأرضية.

   • تخيّل وجود كتلة ما على طاولة. تؤثر الجاذبية على تلك الكتلة باتجاه الأرض، لكن وبشكل واضح توجد قوة أخرى تمنع تلك الكتلة من تحطيم الطاولة لينتهي بها الأمر بالسقوط على الأرض. تمثّل القوة العمودية تلك القوة المسئولة عن منع الكتلة من السقوط على الرغم من وجود قوة الجاذبية المؤثرة عليها للأسفل.
2. 
   2
   اعرف قانون القوة العمودية المؤثرة على جسم في حالة الثبات. استخدم القانون N = m * g عند حساب القوة العمودية لجسم ما في حالة استقرار على سطح مستوٍ.

   • في هذا القانون، تشير N للقوة العمودية و m لكتلة الجسم وg لعجلة الجاذبية الأرضية.
   • عندما يوجد جسم على سطح مستوٍ، ومع عدم وجود قوى خارجية مؤثرة على هذا الجسم، تكون القوة العمودية مساوية لوزن الجسم. إذ أنّه لإبقاء الجسم في وضع ثابت، يجب أن تكون القوة العمودية مساوية لقوة الجاذبية المؤثرة على الجسم. تساوي قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم وزن هذا الجسم أو كتلته مضروبة في عجلة الجاذبية.
   • مثال: أوجد القوة العمودية لجسم كتلته 4.2 كجم.
3. 
   3
   اضرب كتلة الجسم في عجلة الجاذبية. ناتج هذا الضرب هو وزن الجسم، والذي بدوره يساوي القوة العمودية للجسم عندما يكون في وضع الثبات.

   • لاحظ أنّ عجلة الجاذبية الأرضية هي قيمة ثابتة حيث: g = 9.8 m/s2. m/s2
   • مثال: "وزن الجسم = m*g = 4.2 * 9.8 = "41.16
4. 
   4
   اكتب إجابتك. يجب أن تكون الخطوة السابقة قد أكملت حل المسألة بإعطائك الإجابة.

   • مثال: القوة العمودية هي 41.16 N

طريقة 2

طريقة 2 من 5:

القوة العمودية على سطح مائل

تنزيل المقال

1. 
   1
   استخدم المعادلة الصحيحة. لكي تحسب القوة العمودية المؤثرة على جسم مائل عن السطح بزاوية. ستحتاج لاستخدام المعادلة التالية: N = m * g * cos(x)

   • بالنسبة لهذه المعادلة، تشير N للقوة العمودية وm لكتلة الجسم وg لعجلة الجاذبية وتشير x لزاوية ميل الجسم.
   • مثال: احسب القوة العمودية لجسم كتلته 4.2 كجم يجلس على سطح منحدر بزاوية انحدار قيمتها 45 درجة.
2. 
   2
   احسب جيب تمام الزاوية. يساوي جيب تمام الزاوية جيب الزاوية المكملة لها، أو الجانب المجاور مقسومًا على الوتر للمثلث الذي يشكله المنحدر.

   • يتم حساب هذه القيمة غالبًا باستخدام آلة حاسبة، حيث يكون دائمًا جيب تمام أي زاوية قيمة ثابتة لتلك الزاوية، ولكن يمكنك حسابها يدويًا أيضًا.
   • مثال: cos (45) = 0.71.
3. 
   3
   احسب وزن الجسم. يساوي وزن الجسم كما ذكرنا كتلة هذا الجسم مضروبًا في قيمة عجلة الجاذبية:

   • لاحظ أنّ عجلة الجاذبية الأرضية هي قيمة ثابتة حيث: g = 9.8 m/s2.
   • مثال: وزن الجسم = m*g = 4.2 * 9.8 = "41.16
4. 
   4
   اضرب القيمتين في بعض. لكي تحسب قيمة القوة العمودية، ستحتاج لضرب وزن الجسم في جيب تمام زاوية الانحدار.

   • مثال: "N = m * g * cos(x) = 41.16 * 0.71 = 29.1.
5. 
   5
   اكتب إجابتك. يجب أن تكون الخطوة السابقة قد أكملت حل المسألة بإعطائك الإجابة.

   • لاحظ أنّه وبالنسبة لجسم يستقر على سطح منحنٍ، يجب أن تكون قيمة القوة العمودية أقل من وزن الجسم.
   • مثال: القوة العمودية تساوي 29.1 N.

طريقة 3

طريقة 3 من 5:

القوة العمودية مع قوة خارجية باتجاه الأسفل

تنزيل المقال

1. 
   1
   استخدم المعادلة الصحيحة. لكي تحسب القوة العمودية المؤثرة على جسم ثابت ومع وجود قوة خارجية تؤثّر على الجسم باتجاه الأسفل، استخدم المعادلة التالية: N = m * g + F * sin(x)'.

   • تشير "N" للقوة العمودية و"m" لكتلة الجسم و"g" لعجلة الجاذبية بينما ترمز "F للقوة الخارجية و"x للزاوية بين الجسم واتجاه تلك القوة الخارجية.
   • مثال: احسب القوة العمودية لجسم كتلته 4.2 كجم، عندما يضغط شخص ما على هذا الجسم بزاوية 30 درجة بقوة قيمتها 20.9 N.
2. 
   2
   احسب وزن الجسم. يساوي وزن الجسم كما ذكرنا كتلة هذا الجسم مضروبًا في قيمة عجلة الجاذبية.

   • لاحظ أنّ عجلة الجاذبية الأرضية هي قيمة ثابتة حيث: g = 9.8 m/s2.
   • مثال: "وزن الجسم = m*g = 4.2 * 9.8 = "41.16.
3. 
   3
   احسب جيب الزاوية. يتم حساب جيب الزاوية بقسمة طول جانب المثلث المقابل للزاوية على طول وتر الزاوية.

   • مثال: sin(30) = 0.5
4. 
   4
   اضرب قيمة جيب الزاوية في القوة الخارجية. تشير القوة الخارجية هنا للقوة المؤثرة على الجسم باتجاه الأسفل.

   • مثال: 0.5 * 20.9 = 10.45
5. 
   5
   اجمع تلك القيمة مع الوزن. سيكون الناتج حينئذٍ هو القوة العمودية المؤثرة على الجسم.

   • مثال: 10.45 + 41.16 = 51.61
6. 
   6
   اكتب إجابتك. لاحظ أنه وبالنسبة لجسم مستقر يتم التأثير عليه بقوة خارجية باتجاه الأسفل، ستكون قيمة القوة العمودية أكبر من وزن هذا الجسم.

   • مثال: القوة العمودية تساوي 51.61 N.

طريقة 4

طريقة 4 من 5:

القوة العمودية مع قوة خارجية باتجاه الأعلى

تنزيل المقال

1. 
   1
   استخدم المعادلة الصحيحة. لكي تحسب القوة العمودية المؤثرة على جسم ثابت ومع وجود قوة خارجية تؤثّر على الجسم باتجاه الأعلى، استخدم المعادلة التالية: N = m * g - F * sin(x).

   • تشير N للقوة العمودية وm لكتلة الجسم وg لعجلة الجاذبية بينما ترمز F' للقوة الخارجية وx للزاوية بين الجسم واتجاه تلك القوة الخارجية.
   • مثال: احسب القوة العمودية لجسم كتلته 4.2 كجم، عندما يسحب شخص ما هذا الجسم بزاوية 50 درجة وبقوة قيمتها 20.9 N.
2. 
   2
   احسب وزن الجسم. يساوي وزن الجسم كما ذكرنا كتلة هذا الجسم مضروبًا في قيمة عجلة الجاذبية:

   • لاحظ أنّ عجلة الجاذبية الأرضية هي قيمة ثابتة حيث: g = 9.8 m/s2.
   • مثال: "وزن الجسم = m*g = 4.2 * 9.8 = "41.16.
3. 
   3
   احسب جيب الزاوية. يتم حساب جيب الزاوية بقسمة طول جانب المثلث المقابل للزاوية على طول وتر الزاوية.

   • مثال: sin(50) = 0.77
4. 
   4
   اضرب قيمة جيب الزاوية في القوة الخارجية. تشير القوة الخارجية هنا للقوة المؤثرة على الجسم باتجاه الأعلى.

   • مثال: 0.77 * 20.9 = 16.01
5. 
   5
   اطرح هذه القيمة من الوزن. سيكون الناتج حينئذٍ هو القوة العمودية المؤثرة على الجسم.

   • مثال: 41.16 – 16.01 = 25.15
6. 
   6
   اكتب إجابتك. لاحظ أنه وبالنسبة لجسم مستقر يتم التأثير عليه بقوة خارجية باتجاه الأعلى، ستكون قيمة القوة العمودية أقل من وزن هذا الجسم.

   • مثال: القوة العمودية تساوي 25.15 N.

طريقة 5

طريقة 5 من 5:

القوة العمودية والاحتكاك

تنزيل المقال

1. 
   1
   اعرف المعادلة الأساسية للاحتكاك الحركي. يساوي احتكاك الجسم في حالة الحركة أو الاحتكاك الحركي معامل الاحتكاك مضروبًا في القوة العمودية للجسم. نعبّر عن تلك العلاقة في صيغة معادلة كالتالي: f = μ * N.

   • في هذه المعادلة، تشير f لقيمة الاحتكاك وμ لمعامل الاحتكاك وN للقوة العمودية للجسم.
   • يعرف "معامل الاحتكاك" أنّه النسبة بين مقاومة الاحتكاك والقوة العمودية، وهو المسئول عن ضغط السطحين المتقابلين معًا.
2. 
   2
   أعد ترتيب المعادلة لتضع القوة العمودية في طرف بمفردها. إكان لديك في المعطيات قيمة كلا من الاحتكاك الحركي للجسم ومعامل احتكاك هذا الجسم، فيمكنك بالتالي حساب القوة العمودية باستخدام القانون التالي: N = f / μ.

   • يتم قسمة كل من طرفي المعادلة الأصلية على "μ"، فينتج عن ذلك وضع القوة العمودية في أحد طرفي المعادلة ويظل معامل الاحتكاك والاحتكاك الحركي في الطرف المقابل من المعادلة.
   • مثال: احسب القوة العمودية لجسم ما عندما تكون قيمة معامل الاحتكاك تساوي 0.4 وتبلغ قيمة الاحتكاك الحركي نحو 40 N.
3. 
   3
   اقسم الاحتكاك الحركي على معامل الاحتكاك. لن تحتاج أن تقوم بأي عملية أخرى لإيجاد قيمة القوة العمودية.

   • مثال: N = f / μ = 40 / 0.4 = 100
4. 
   4
   اكتب إجابتك. يمكنك التأكد من صحة الناتج الذي حصلت عليه إذا أردت، وذلك بالتعويض عن قيمة القوة العمودية في معادلة الاحتكاك الحركي. لكنك قد أكملت إجابتك على أية حال.

   • مثال: القوة العمودية تساوي 100.0 N.

أشياء ستحتاج لاستخدامها

• قلم رصاص
• ورق
• آلة حاسبة