الفرق بين القوة والعزم

مخزن

الفرق بين القوة والعزم

يخلط كثير من الطلاب والناس بشكل عام بين مفهومي القوة والعزم، رغم أن الفارق بينهم كبير جدًا من ناحية التعريف والاستخدام، حيث أنه:

• القوة هي كل مؤثر خارجي يؤثر على الجسم فيتمكن من تغيير شكله أو حالته من السكون إلى الحركة أو العكس، أو حتى تغيير مساره، وتقاس القوة بوحدة النيوتن نسبة للعالم إسحاق نيوتن صاحب قوانين الحركة والجاذبية وذلك لأنه هو مكتشف مفهوم القوة.
• عزم الدوران يختلف عن القوة حيث أنه يعتبر مقياس لقياس القوة التي تؤثر على جسم ما وتستطيع جعله يدور حول محور معين أو نقطة ارتكاز، لذلك فإن رمز القوة هو F تعبيرًا عن كلمة Force ومعناها القوة بينما ذراع العزم فيرمز له بالرمز r تعبيرًا عن كلمة rotation ومعناها الدوران والتىي هي المسافة بين محور الدوران إلى النقطة التي تؤثر عليها القوة.
• يعرف كذلك عزم الدوران بعزم القوة، والذي يمثل أصل الحركة في أغلب الأشياء بينما القوة تعتبر أحد أطراف المعادلة الخاصة بعزم الدوران، لذلك فوحدة قياس عزم الدوران تكون نيوتن. متر.

قانون ذراع القوة

هناك بعض القوانين المتعلقة بالقوة وعزم الدوران والتي تختلف في مسمياتها واستخداماتها، ومن أبرز هذه القوانين القوانين الآتية:

• القانون الذي يعبر عن العلاقة الرياضية التي تربط بين مقدار القوة التي يحتاجها الجسم للحصول على عزم القوة وذراع القوة يمثل رياضيًا كالآتي: عزم القوة= طول ذراع القوة x شدة القوة، ويمكن التعبير عنه بالرموز كالآتي: T= F*r sinθ حيث يرمز لعزم الدوران بـ T ويرمز للقوة بالرمز F ويرمز لطول ذراع القوة بالرمز r وتكون θ هي الزاوية المحصورة بين اتجاه القوة واتجاه ذراع القوة.
• عزم القوة كذلك بالنسبة للمحور يمكن حسابه من خلال العلاقة الآتية: عزم قوة بالنسبة للمحور= ذراع القوة x شدة القوة، ويقاس بوحدة النيوتن.متر.
• هناك قانون آخر فيما يخص ذراع القوة ولكنه متعلق بالروافع باختلاف أنواعها، وعن طريقه يمكن حساب ذراع القوة بدلالة شدتها وقيمة الجهد وشدته، حيث يتم حسابها كالآتي: طول ذراع القوة x القوة= طول ذراع الجهد x ذراعه.

متى يكون العزم يساوي صفر

يتم استخدام عزم الدوران وتطبيقاته في أكثر من مثال وتطبيق عملي حياتي، أبرزها توجيه السيارات والتحكم فيها، أو حتى ألعاب التوازن الخاصة بالأطفال والأرجوحات.

ومن الممكن أن يكون عزم الدوران بمقدار موجبًا أو مقدارًا سالبًا أو حتى يكافىء الصفر، والحالة التي يكون عندها عزم الدوران مساويًا للصفر هي عندما يكون القوة المحصلة أو المعروفة بذراع القوة تساوي صفرًا، أو بمعنى آخر عندما تمر القوة المؤثرة من خلال نقطة عمل عزم الدوران.

متى يكون العزم أكبر ما يمكن

كما سبق وذكرنا فإن العزم قد يكون بمقدار موجب أو سالب، ولكن بشكل عام يمكننا القول بأن عزم القوة يكون في حالة زيادة مستمرة في حالة زيادة طول ذراع القوة وبالتالي ينقص عزم القوة في حالة نقصان طول ذراع القوة.

وتبعًا للقانون السابق ذكره فإن العزم يعتمد على حاصل ضرب القوة في طول ذراعها وفي الزاوية المحصورة بين كلًا منهما أو بمعنى أدق في جيب الزاوية المحصورة بينهما، لذلك فإن العزم يصل لأعلى قيمه عندما تصل قيمة جيب الزاوية لأعلى مقدار ممكن والذي يساوي 1، أي عندما تكون الزاوية تساوي 90 أي تكون هذه الزاوية في حالة تعامد.

أمثلة على عزم الدوران

عزم الدوران من التطبيقات الموجودة حولنا في كثير من نواحي الحياة، والتي يمكن الاستفادة منها في كثير من الأمور، وأبرز التطبيقات الموجودة له هي التطبيقات الآتية:

• محاولة فتح الأبواب وتدوير المفتاح في القفل المخصص له بالشكل الصحيح من الأمثلة على عزم الدوران.
• العتلات التي يتم استخدامها في رفع كثير من المواد أو في عدة استخدامات أخرى كذلك تعتبر تطبيقًا واضحًا على عزم الدوران.
• محاولة فك الصواميل الخاصة بالعروة، أو إدارة مقبض الباب لفتحه من التطبيقات اليومية على عزم الدوران.
• يمكن عن طريق معرفة قيمة عزم الدوران معرفة مدى قوة سيارة ما حيث يعبر عن القوة الممكن وضعها على عمود المرفق من المكابس وبالتالي دوران عجلات السيارة.
• يوجد أيضًا لعزم الدوران تطبيق واسع فيما يخص تصميم المحركات الخاصة بآلات الاحتراق الداخلي، بالإضافة لاستخدامه في مجال الهندسة والتطوير والتصميم.
• المفصلات الخاصة بالأبواب وتثبيتها حول محور دوران ثابت تعد إحدى التطبيقات الواضحة على عزم الدوران.
• أرجوحة التوازن الخاصة بالأطفال فكرة عملها في الأساس هو عزم الدوران حيث يكون المحور الخاص بالدوران مثبتًا في منتصف العمود الجالس عليه الطفلان.
• عجلة القيادة في السيارة تعبر عن عزم الدوران حيث أن مركزها هو مركز الدوران، وطول ذراعه هو هو قطر المقود، والقوة المؤثرة هي القوة التي يضغط بها السائق على عجلة القيادة.

هل عزم القوة كمية متجهة ام قياسية

من الناحية الفيزيائية يتم تصنيف الكميات الفيزيائية إلى نوعين الأول هو الكمية الفيزيائية القياسية والتي تعرف بأنها الكمية الفيزيائية التي يلزم لمعرفتها معرفة مقدارها ووحدة قياسها فقط، بينما تعرف الكمية المتجهة بأنها الكمية الفيزيائية التي يلزم لمعرفتها معرفة مقدارها ووحدة قياسها واتجاهها.

بالحديث عن عزم الازدواج وطبيعته الفيزيائية يمكننا القول أن عزم الازدواج من الكميات المتجهة، وذلك لأنه يلزم معرفة مقداره والاتجاه الذي يحدث فيه الدوران والذي يعبر عنه بالإشارة الموجبة أو السالبة.

الفرق بين الخيل في السيارة

من المعروف في عالم السيارات أنه يتم التعبير عن قوة سيارة ما بعدد الخيل أو الأحصنة التي تمثلها، فما هي قوة الحصان ولماذا يتم استخدامها للتعبير عن قدرات السيارة؟ يمكننا معرفة الإجابة من خلال الآتي:

• قوة الحصان تعتبر مقياس لمعدل إنجاز عمل ما، وتختلف قليلًا عن عزم الدوران لأنه يعبر عن مقدار القوة الخاصة بالقيام بعمل ما، وبمعنى أدق فإن قوة الحصان كلما زادت فإن معدل عمل السيارة تكون أعلى، بينما عزم الدوران يكو معبرًا عن سرعة تحرك السيارة.
• في حالة السيارات ذات عدد الأحصنة العالية وعزم الدوران المنخفض يمكن بسهولة ملاحظة أن هذه السيارات ذات قوة أقل في الانتقال من وضعية التوقف والتحول إلى وضعية الحركة حيث يظهر الاختلاف بينها وبين المحركات الأقل في عدد الأحصنة والأعلى في عزم الدوران.
• بشكل عام، فإن المحركات ذات القدرة الحصانية العالية سوف تبدأ في التسارع بشكل ملحوظ بمجرد زيادة السرعة خلال عملية القيادة، بينما يمكن القول بإن المحركات ذات قدرات حصانية منخفضة ستكون اقتصادية فيما يتعلق باستهلاك وقود السيارة.
• بشكل عام فإن قوة الحصان هي القوة التي ينتجها محرك السيارة والتي سرعان ما تترجم إلى سرعات، بينما عزم الدوران هو مقياس لمدى قوة الدوران في المركبات بحيث يدور المحرك حول المحور فينتج عنه عزم الدوران أي أنه قوة السيارة نفسها وليس سرعتها.

أسئلة شائعة