ماذا تسمى القوة التي يؤثر بها الميزان

كتابة: ماريان ابونجم آخر تحديث: 23 نوفمبر 2022 , 15:31

القوة التي يؤثر بها الميزان تسمى

 الوزن الظاهري .

الوزن الظاهري للجسم هو  يعتبر القوة الصاعدة أو القوة الطبيعية أو قوة رد الفعل أو القوة العمودية ، التي تنتقل في العادة من خلال الأرض ، والتي تعارض الجاذبية وتمنع الجسم المدعوم من السقوط ، أما فيما يخص وزن الجسم أو الذي يسمى بـ “الوزن الفعلي” وهو يمثل القوة الهابطة التي تمارسها الجاذبية الأرضية على الوزن، وهذا على النقيض من الوزن الظاهري.

إن الوزن الظاهر هو ليس الوزن الفعلي وهو الذي يقيسه الميزان فالوزن الظاهري يعتبر مسؤول أيضًا عن إحساس الكائنات بوزن أجسامهم، كما يؤدي الوزن الظاهري الأكبر إلى إحساس بالثقل أو إحساس أكبر في الوزن ، والعكس صحيح فالوزن الظاهري لجسم ما يساوي لوزنه الفعلي ، إلا في الحالات التالية:

أن يكون الجسم له تسارع بقوة عمودية وهذا نسبة إلى الأرض كما يحدث في المصعد أو في الصواريخ أو حتى ألعاب الملاهي المرتفعة عن الألاض.

أن يكون هناك نوع أخر من القوى غير جاذبية الأرض والقوة العادية وتكون مؤثرة بشكل ما على الجسم والتي بمكن أن تكون كل من الطفو أو القوة المغناطيسية أو قوة الطرد المركزي أو قوة الجاذبية لجسم آخر.[1]

صيغة الوزن الظاهري

من الممكن أن يحسب الوزن الظاهري باستخدام الصيغة أدناه وهذا وقد يبدو أن الجسم قد يزن أكثر من وزنه الفعلي إذا أضيف له تأثير التسارع فقد يُقاس الوزن في العادة على أنه فرق المتجه بين تسارع الجسم وتسارع الجاذبية مضروبًا في كتلتهولذلك يمكن أن يعريف وزن الظاهري على أنه متجه مع نطاق من الحركة ، وليس فقط عموديًا.[2]

نتيجة لذلك ، فإن صيغة للوزن الظاهري هي ؛ a = dv / dt

لحساب مثلاً الوزن الظاهري لشخص في المصعد:

في مصعد فقد يكون وزن صبي صغير وكتلته “م” على آلة وزن وسيكون وزن الرجل “ملغ” ونتيجة لهذا، فإن الآلة مثقلة بهذا الوزن فقد تنفق الآلة أيضًا قوة رد فعل “R” على الصبي في اتجاه تصاعدي حيث “R = W” وهو قانون نيوتن الثالث وبالتالي ، فإن الصبي تحت تأثير قوى الجاذبية والرجعية وبالنظر إلى أن القوتين في اتجاهين متعاكسين ، يمكن حساب القوة الكلية على الصبي على النحو التالي:

F = mg – R (لأسفل)

أما على الشخص في حالة راحة أي دون تسارع وبالتالي ، يجب أن تكون القوة الكلية عليه صفرًا ، أي

F = mg – R = 0

R = ملغ

تغييرات الوزن الظاهري

الوزن الظاهري لكائن على الأرض:

يُعرَّف الوزن الظاهري في العادة على أنه القوة التي تمارسها الأرض على جسم أي كائن هذا أمر بديهي إلى حد ما لأن هذا هو ما سيظهره المقياس إذا كان الكائن يقف على ميزان.

الآن في حالة التفكير في السيناريو الأكثر عمومية فأن كائن في مصعد يتحرك وهذا معناه أن الجسم في حالة تسارع لأعلى أو لأسفل أما بالنسبة لشخص يقف على الأرض فإن القوة الكلية المؤثرة على الجسم في المصعد هي ما يلي:

Fnet = m⋅a (1)

حيث m كتلة الجسم قد يلاحظ أن الكتلة هي خاصية للجسم لا تعتمد على الإطار المرجعي.

الوزن الظاهري لكائن في الفضاء

يُعرَّف الوزن الظاهري في العادة بحيث يكون الوزن الظاهر لجسم ما في حالة السقوط الحر هو صفرًا وقد يلاحظ أن هذا تعريف عام للغاية ولكن حين نفكر في السقوط الحر مع السحب حين يبدأ الجسم في السقوط ، تكون السرعة صفرًا ويظهر الرسم البياني للجسم الحر قوة واحدة فقط تؤثر على الجسم وهي قوة الجاذبية التي تسحب الجسم إلى أسفل وقد تبدأ السرعة في الارتفاع ويبدأ السحب في التأثير على الجسم الذي سيكون في النهاية مساويًا من حيث المقدار في الاتجاه المعاكس لقوة الجاذبية وعندما يحدث هذا فقد تنخفض عجلة الجسم إلى الصفر ويظل الجسم يسقط بالسرعة النهائية.

الوزن الظاهري لكائن داخل السائل

قد يُعرَّف الوزن الظاهري في الكثير من الأحيان على أنه قوة الجاذبية مطروحًا منها الطفو فحين يطفو الجسم يقال إن وزنه الظاهري مساوي صفرًا وقد يلاحظ أن هذا هو التعريف الموجود في أغلب الكتب الدراسية.

أقرب ما يمكن الوصول إليه من الحدس هو تخيل حمل جسم مغمور في سائل هو القوة التي تحتاج إلى تطبيقها لمنع الجسم من الغرق وهي تساوي قوة الجاذبية مطروحًا منها الطفو.

ما هو الوزن الظاهر لجسم غارق وهذا المثال مشابه جدًا للجسم الساقط بحرية ، أي أن مخطط الجسم الحر سيكون له ثلاث قوى وهم: قوة الجاذبية ، والطفو ، والسحب. وسيلاحظ أن الطفو والسحب أكبر كثيراً في السوائل من التي في الهواء فلا يغطي التعريف هذا حالة الجسم الغارق ، أي بحكم التعريف لا تزال قوة الجاذبية مطروحًا منها الطفو فالقوة المطلوبة لمنع الجسم من الغرق أكثر تساوي قوة الجاذبية مطروحًا منها الطفو.[3]

كيفية حساب الوزن الظاهري

لحساب الوزن الظاهري لكائن في مكان متحرك كالمصعد تكون الخطوات كالتالي:

  • الخطوة الأولى يجب فهم الوزن الظاهري، فالوزن الظاهر لأي جسم مختلف باختلاف اتجاه التسارع ففي التسارع التصاعدي وقد يرتفع الوزن الظاهر ، بينما في التسارع الهابط يتناقص.
  • الخطوة الثانية يجب تقييم أكبر وزن ظاهر في مصعد متحرك فحين يتسارع المصعد لأعلى ، فإن القوة الكلية المؤثرة على الجسم ستكون في اتجاه تصاعدي ولذلك ، فإن القوة الطبيعية المؤثرة على الجسم ستكون أكبر من وزنه ، وسيدل مقياس القراءة إلى أكبر وزن ظاهر.
  • الخطوة الثالثة يكون تقييم أقل وزن ظاهر في مصعد متحرك فحين يكون المصعد في حالة سقوط حر ، فإن الجسم وكذلك المصعد يتسارعان في الاتجاه الهابط ، مما يدل أن القوة العمودية ستكون صفرًا ، ومن ثم ، فإن الوزن الظاهر يكون يساوي صفرًا.
  • الخطوة الرابعة تقدير الوزن الظاهر في مصعد متحرك فحين يتسارع المصعد في الاتجاه التصاعدي بسرعة ثابتة ، فإن القوة الطبيعية (N) على الجسم تعادل وزن الجسم (ملغ) ولذلك ، في هذه الحالة سوف يكون الوزن الظاهر للجسم هو ذاته الوقوف على الأرض.[4]

كيف ينقص الوزن الظاهري

  • الوزن يكون مساوي لحجم قوة الجاذبية التي تؤثر على جسم معين ، فعند غمر جسم ما جزئيًا أو كليًا داخل سائل ، يكون هناك فقد ظاهر في الوزن نتيجة لقوة الطفو أو الدفع الصاعد الناتج عن هذا السائل الذي يتم غمره فيه.
  • قوة الطفو تعتبر القوة التي تجعل الأشياء تطفو وقد يحدث نتيجة للاختلافات في الضغط الذي يعمل على جوانب متقابلة من الجسم المغمور داخل السائل.
  • يمكن تفسير هذه الظاهرة عن طريق مبدأ أرخميدس ويقول هذا المبدأ على أن قوة الطفو الصاعدة التي تكون على الجسم المغمور في سائل سواء جزئيًا أو كليًا فهي تساوي وزن السائل الذي أزاحه الجسم.
  • فقدان وزن الجسم من السوائل التي خرجت بفعل قوة الطفو وبالتالي ، نتيجة للدفع الصاعد الذي يقوم به السائل ، هناك فقدان ظاهر في وزن الجسم.[5]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى