خطوات الاستخدام
**الخطوة 1: فهم القوة (F)** قيمة القوة المُطبَّقة بالنيوتن (N). القوة هي أي تأثير يسبب تغييرًا في حركة الجسم. في قانون نيوتن الثاني، القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع. كلما زادت القوة، زاد الدفع. تأكد من استخدام القوة المتوسطة إذا كانت القوة متغيرة خلال الفترة الزمنية. العديد من التطبيقات العملية تعتمد على القوة المتوسطة مثل تأثير المطرقة على مسمار.
**الخطوة 2: فهم الزمن (Δt)** الفترة الزمنية التي تؤثر خلالها القوة بالثواني (s). الزمن له دور حاسم لأن الدفع هو تكامل القوة بالنسبة للزمن. حتى القوة الصغيرة يمكنها إنتاج دفع كبير إذا طالت مدة التأثير (مثل دفع صاروخ). في المقابل، قوة كبيرة جدًا لمدة قصيرة جدًا تنتج دفعًا محدودًا (مثل تصادم سيارات). أدخل الزمن بدقة لأنها غالبًا ما تكون أجزاء من الثانية.
**الخطوة 3: حساب الدفع (J)** يتم حساب الدفع بضرب القوة في الزمن: J = F × Δt. الوحدة هي نيوتن ثانية (N·s) وهي مكافئة لكيلوجرام·متر/ثانية (kg·m/s) في الوحدات الأساسية. الناتج يمثل التغير في كمية الحركة للجسم. يمكن استخدام هذه القيمة لتحليل سرعة الجسم بعد التأثير إذا كانت كتلته معروفة.
**الخطوة 4: تفسير النتيجة** الدفع المحسوب يمثل مقدار التغير في كمية الحركة (العزم) للجسم. إذا كان الجسم ساكنًا في البداية، فإن كمية حركته النهائية تساوي الدفع. إذا كان متحركًا، فإن التغير يساوي الدفع. يمكن استخدام العلاقة J = Δp = m(v_f - v_i) لإيجاد السرعة النهائية. هذه المعادلة أساسية في تحليل الصدمات والتصادمات.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على الدفع بخطوات الحل كاملة.
الحل
**الحل:**
المعطيات: F = 5000 N, Δt = 0.2 s, m = 1500 kg.
أولاً: حساب الدفع: J = F × Δt = 5000 N × 0.2 s = 1000 N·s.
ثانياً: التغير في كمية الحركة يساوي الدفع: Δp = J = 1000 kg·m/s.
ثالثاً: بما أن Δp = m × Δv، فإن Δv = Δp / m = 1000 / 1500 ≈ 0.667 m/s.
السرعة النهائية (إذا كانت السيارة ساكنة قبل الاصطدام) تكون حوالي 0.667 م/ث في اتجاه القوة. هذا مثال واقعي يوضح كيف أن الدفع الصغير نسبيًا (بسبب قوة كبيرة وزمن قصير) يُحدث تغيرًا صغيرًا في السرعة، لكنه كافٍ لإحداث ضرر. في الحياة الواقعية، تُصمم ماصات الصدمات لزيادة زمن التصادم وتقليل القوة، مما يقلل من الدفع وبالتالي من خطورة الإصابة.
الحل
**الحل:**
المعطيات: F = 50 N, Δt = 0.1 s, m = 0.45 kg.
أولاً: الدفع = F × Δt = 50 × 0.1 = 5 N·s.
ثانياً: التغير في كمية الحركة = الدفع = 5 kg·m/s.
ثالثاً: السرعة النهائية: v = Δp / m = 5 / 0.45 ≈ 11.11 m/s (حوالي 40 كم/ساعة).
هذا المثال يبين كيف يمكن لقوة متوسطة نسبيًا (50 نيوتن) أن تعطي الكرة سرعة عالية بسبب زمن التأثير القصير. لاحظ أن الدفع يساوي أيضًا كمية الحركة النهائية لأن الكرة انطلقت من السكون. في المباريات، يزيد اللاعبون من سرعة الكرة بزيادة القوة أو تحسين تقنية الركلة لزيادة زمن التلامس.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة الدفع.
قيم مُدخَلة قياسية
- القوة (ن)
- 10
- الزمن (ث)
- 8
قيم مُدخَلة مرتفعة
- القوة (ن)
- 100
- الزمن (ث)
- 24
قيم مُدخَلة منخفضة
- القوة (ن)
- 1
- الزمن (ث)
- 1