السؤال: ما القوة المحصلة التي تؤثر في الحلقة المبينة في الشكل 5 – 17
شرح الإجابة:
عند دراسة القوى المؤثرة في الحلقة، نبدأ بتحديد نوع القوى المتجهة التي تؤثر عليها. هذه القوى غالباً ما تكون ناتجة عن شد أو ضغط أو تأثير مغناطيسي أو كهربائي، وتلتقي جميعها عند نقطة مركز الحلقة. لفهم سلوك هذه القوى بدقة، نلجأ إلى تحليلها إلى مركبتين أساسيتين: واحدة على المحور الأفقي (Fx)، والأخرى على المحور الرأسي (Fy). هذا التحليل لا يُعد مجرد خطوة رياضية، بل هو جوهري لفهم كيفية تفاعل القوى داخل النظام الفيزيائي.
في المرحلة التالية، نقوم بجمع المركبات الأفقية لجميع القوى، بحيث نحصل على مجموع Fx، ثم نكرر العملية مع المركبات الرأسية لنستخرج مجموع Fy. هذا التجميع يُمكّننا من بناء صورة متجهة للقوة المحصلة، والتي تُعبّر عنها بالصيغة F = (Fx, Fy). هذه الصورة المتجهة تُعد تمثيلاً دقيقاً لاتجاه ومقدار القوة الناتجة عن تراكب القوى الجزئية.
ولكي نحدد اتجاه القوة المحصلة بدقة، نستخدم العلاقة الرياضية المعروفة:
tanθ = Fy ÷ Fx
ومنها نستنتج أن:
θ = arctan (Fy ÷ Fx)
عند تطبيق القيم المستخرجة من الشكل 5 – 17، نجد أن النسبة بين Fy و Fx تُعطي زاوية مقدارها 54°، مما يعني أن اتجاه القوة المحصلة يميل عن المحور الأفقي بهذه الزاوية. هذا الميل ليس عشوائياً، بل هو نتيجة مباشرة لتوازن القوى المتجهة في النظام، ويعكس بدقة تأثير كل قوة على الحلقة.
إقرأ أيضا:الأقمار الصناعية هي أجسام تدور في الفضاء الخارجي حول الشمس صواب خطأمن الناحية الفيزيائية، هذا الاتجاه يحقق شرط الاتزان الجزئي، حيث لا تكون القوى في حالة تعادل تام، بل تتراكب لتُنتج قوة محصلة ذات اتجاه محدد. هذا يتماشى تماماً مع قانون نيوتن الثاني، الذي ينص على أن الجسم يتسارع في اتجاه القوة المحصلة المؤثرة عليه. وبالتالي، فإن تحديد زاوية 54° لا يُعد مجرد نتيجة حسابية، بل هو تعبير دقيق عن الحالة الديناميكية للحلقة.
إقرأ أيضا:الرؤية هي خطة مستقبلية للطموحات والأهداف التي نريد تحقيقها صواب خطأفي ضوء ذلك، يتضح أن فهم اتجاه القوة المحصلة يتطلب دمجاً بين التحليل الرياضي الدقيق والمفاهيم الفيزيائية الأساسية. هذا الدمج يُمكّن الطالب من إدراك العلاقة بين الشكل الهندسي والمعادلات الفيزيائية، ويُعزز قدرته على تفسير الظواهر الطبيعية بطريقة علمية متماسكة.