ما هي القوى الأساسية في الفيزياء وانواعها

القوة في الفيزياء

القوة هي الكمية التي يتم قياسها باستخدام الوحدة المترية القياسية المعروفة باسم نيوتن ، يتم اختصار نيوتن بحرف “N” ، اي أن نقول “10.0 N” يعني 10.0 نيوتن من القوة ، واحد نيوتن هو مقدار القوة المطلوبة لإعطاء كتلة تساوي 1 كجم تسارعًا قدره 1 م / ث / ث ، وبالتالي ، يمكن ذكر معادلة الوحدة التالية: 1 نيوتن = 1 كجم • م / ث 2

القوة تعني كمية متجهة، ونحن نعلم أن الكمية المتجهة لها حجم واتجاه. لو نريد وصف القوة التي تؤثر على جسم ما بشكل كامل، فعلينا وصف الحجم (القيمة العددية) والاتجاه. لذلك، فإن 10 نيوتن ليس وصفًا كاملاً للقوة التي تؤثر على شيء ما.

نظراً لأن القوة تمثل متجهاً له اتجاه، فإنه من المألوف تمثيل القوى باستخدام المخططات التي يتم فيها تمثيل القوة بواسطة سهم، حيث يعكس حجم السهم مقدار القوة، ويكشف اتجاه السهم عن اتجاه تأثير القوة.

بالإضافة إلى ذلك، نظرا لأن القوى تعمل كوسيلة نقل، غالبا ما يتم إلغاء تأثير القوة الفردية على جسم بواسطة تأثير قوة أخرى، على سبيل المثال، يتم إلغاء تأثير قوة صعودية بقوة 20 نيوتن على جسم بفعل قوة هبوط بقوة 20 نيوتن على الجسم. في مثل هذه الحالات، يقال إن القوتين الفردتين تتوازنان مع بعضهما البعض، أي لا توجد قوة غير متوازنة تؤثر على الجسم.

يمكن تصوّر حالات أخرى حيث يتم إلغاء اثنتين من القوى الموجّهة الفردية بعضهما البعض (التوازن)، ومع ذلك تتوفر قوة فردية ثالثة غير متوازنة بفضل قوة أخرى، على سبيل المثال، تصوّر كتابًا ينزلق عبر السطح الخشن لطاولة من اليسار إلى اليمين.

تعمل الجاذبية الهابطة والقوة الصاعدة على دعم الكتاب باتجاهين متعاكسين وبالتالي يتوازن كل منهما، ومع ذلك، فإن قوة الاحتكاك تعمل باتجاه اليسار ولا توجد قوة متوازنة من اليمين لتعويضها. في هذه الحالة، تعمل قوة غير متوازنة على تغيير حالة حركة الكتاب، وبالتالي، تعتبر القوة عاملا أساسيا يؤثر على طاقة الحركة.

القوى الأساسية في الفيزياء

تعني القوة دفعًا أو سحبًا لجسم ناتج عن تفاعل بينه وبين جسم آخر، وعندما يحدث تفاعل بين جسمين، يوجد قوة على كل كائن، وعندما يتوقف التفاعل، لا يوجد تأثير للقوة على الجسمان، وتكون القوى موجودة فقط كنتيجة للتفاعل.

انواع القوى الأساسية في الفيزياء

يمكن تصنيف جميع القوى أو التفاعلات بين الكائنات إلى فئتين رئيسيتين لتبسيط الأمور: قوى الاتصال والقوى التي تعمل على مسافات بعيدة

قوى الاحتكاك

تعني هذه القوى الأنواع التي تنتج عندما يُنظر إلى الكائنين المتفاعلين على أنهما يتواصلان جسديًا مع بعضهما البعض، وتشمل أمثلة على ذلك؛

• قوى الاحتكاك
•  وقوى التوتر
• والقوى العادية
• وقوى مقاومة الهواء
• والقوى المطبقة.

قوى عدم الاحتكاك

قوى عدم الاحتكاك والذي يطلق عليها قوى العمل على مسافة ، هي تلك الأنواع من القوى التي تنتج حتى عندما لا يكون الجسمان المتفاعلان على اتصال جسدي مع بعضهما البعض ، ومع ذلك يكونان قادرين على ممارسة الدفع أو السحب على الرغم من الفصل المادي بينهما ، تتضمن أمثلة قوى العمل على مسافة؛

• قوى الجاذبية: على سبيل المثال، تنتج الشمس والكواكب قوة جذب بينها على الرغم من المسافة الكبيرة التي تفصلها، حتى عندما تغادر الأرض ولا تكون بجسدك على اتصال مع الأرض، فهناك قوة جذب بينك وبين الأرض.
• تشير القوى الكهربائية إلى القوى التي تعمل على مسافة معينة، فعلى سبيل المثال، تتعرض البروتونات الموجودة في نواة الذرة والإلكترونات الموجودة خارج النواة لجذب كهربائي نحو بعضها البعض، على الرغم من الفصل المكاني الصغير بينهما.
• تعتبر القوى المغناطيسية قوى تعمل على بعد، حيث يمكن لمغناطيسين ممارسة جاذبية مغناطيسية على بعضهما البعض حتى عند فصلهما بمسافة بضعة سنتيمترات.

أنواع القوى في الطبيعة

تعرف قوى الطبيعة باسم القوى الأساسية، وتسمى أيضا التفاعل الأساسي في الفيزياء، وهي القوى الأربعة الأساسية – الجاذبية والكهرومغناطيسية والنووية القوية والنووية الضعيفة – التي تتحكم في كيفية تفاعل الأشياء أو الجسيمات وتكسر بعض الجسيمات، ويمكن الرجوع إلى هذه القوى الأساسية لجميع قوى الطبيعة المعروفة، وتتم تمييز القوى الأربعة الأساسية في الكون بناء على أربعة معايير: أنواع الجسيمات التي تتعرض للقوة، والقوة النسبية للقوة، والمدى الذي تكون فيه القوة فعالة، وطبيعة الجسيمات التي تتوسط القوة.

تم التعرف على الجاذبية والكهرومغناطيسية قبل وقت طويل من اكتشاف القوى القوية والضعيفة لأن تأثيرها على الأشياء العادية يمكن ملاحظته بسهولة ، قوة الجاذبية ، التي وصفها إسحاق نيوتن بشكل منهجي في القرن السابع عشر ، تعمل بين جميع الأجسام ذات الكتلة ؛ يتسبب في سقوط التفاح من الأشجار ويحدد مدارات الكواكب حول الشمس.

تقوم القوة الكهرومغناطيسية بتنافر المتشابهات وجذب الشحنات الكهربائية، وفقًا لتعريف العالم جيمس كليرك ماكسويل في القرن التاسع عشر، وتؤثر على السلوك الكيميائي للمواد وخصائص الضوء.

اكتشف الفيزيائيون القوى القوية والضعيفة في القرن العشرين عندما بحثوا في لب الذرة. تعمل القوة الشديدة بين الكواركات، والتي تشكل مكونات جميع الجسيمات دون الذرية، بما في ذلك البروتونات والنيوترونات. وترتبط التأثيرات المتبقية للقوة الشديدة بالبروتونات والنيوترونات في النواة الذرية معا، على الرغم من تنافر البروتونات الموجبة الشحنة لبعضها البعض. وتتجلى القوة الضعيفة في أشكال معينة من الانحلال الإشعاعي وفي التفاعلات النووية التي تغذي الشمس والنجوم الأخرى. وتعد الإلكترونات من بين الجسيمات دون الذرية الأولية التي تعاني من القوة الضعيفة، ولكنها لا تعاني من القوة الشديدة.