قانون نيوتن الثاني

حين تدفع محصلة قوة جسمًا، يتسارع الجسم — يزيد سرعته أو ينقصها أو يغير اتجاهه. القوة الأكبر تعني التسارع الأكبر؛ والجسم الأكثر كتلة يعني التسارع الأصغر.

الصيغة

F = m · a

  • F — القوة (N): محصلة الدفع أو الشد العاملة على الجسم
  • m — الكتلة (kg): مقدار المادة في الجسم — مقاومته للتسارع
  • a — التسارع (m/s²): ما أسرع تغير سرعة الجسم كل ثانية

مثال مشروح

عربة 2 kg على أرضية ملساء تُدفع بقوة ثابتة 8 N. بأي سرعة تتسارع؟

  • m = 2 kg
  • F = 8 N
  1. a = F / m
  2. a = 8 N / 2 kg

a = 4 m/s²

اختبر نفسك

الدفعة نفسها 8 N تعمل الآن على عربة أثقل 4 kg. ما تسارعها؟
  • 4 m/s²
  • الإجابة الصحيحة: 2 m/s²
  • 32 m/s²

أحسنت! مضاعفة الكتلة تنصف التسارع: 8 N ÷ 4 kg = 2 m/s².

لإعطاء عربة 2 kg الأصلية ضعف التسارع (8 m/s²)، يجب أن تكون القوة…
  • الإجابة الصحيحة: 16 N
  • 4 N
  • 8 N

بالضبط — التسارع يتناسب مع القوة: F = 2 kg × 8 m/s² = 16 N.

أين تراه

سلة التسوق سهلة الدفع حين تكون فارغة وصعبة الدفع حين تكون مليئة بالبقالة — نفس القوة، تسارع أقل، لأن الكتلة زادت. محرك السيارة يبدو ضعيفًا حين تجر مقطورة لنفس السبب: القوة المحصلة تبقى متشابهة، لكن الكتلة المدمجة أكبر بكثير.

الأخطاء الشائعة

مفهوم خاطئ شائع هو أن قوة مطلوبة لإبقاء شيء يتحرك بسرعة ثابتة — قوة مطلوبة فقط لتغيير السرعة، وجسم متحرك مع قوة محصلة صفر يستمر في التحرك بنفس السرعة إلى الأبد. آخر هو التعامل مع F = ma كـ "القوة تسبب السرعة" بدلًا من "القوة تسبب التسارع" — قوة كبيرة على كتلة كبيرة يمكنها أن تنتج تسارعًا صغيرًا جدًا.

كيف يرتبط

هذا يبني مباشرة على السقوط الحر والحركة المقذوفة، حيث كانت الجاذبية تسرع الأجسام بالفعل — قانون نيوتن الثاني يشرح هذا التسارع كـ F = ma، حيث F هو وزن الجسم. يقود إلى حفظ الزخم، وهو فعلًا قانون نيوتن الثاني والثالث مطبقين على جسمين يدفعان بعضهما البعض في آن واحد.

جرّب المحاكاة التفاعلية

المفاهيم ذات الصلة