شرح تفصيلي عن الفرق بين الزخم والقوة

الفرق بين الزخم والقوة

يمكن توضيح الفرق بين مفهومي الزخم والقوة من خلال النقاط الآتية:

تعريف القوة والزخم

يمكن تعريف القوة (بالإنجليزية: Force) بشكل عام بأنّها مقدار العمل أو الفعل الخارجي المؤثر على الجسم من خلال سحبه أو دفعه، أما الزخم (بالإنجليزية: Momentum) في المقابل فهو يعبّر عن مقدار الحركة للجسم المتحرك.^[١]

كيفية حساب القوة والزخم

يمكن حساب القوة عن طريق حساب حاصل ضرب كتلة الجسم في تسارعه، أي:^[٢]

• القوة المؤثرة على الجسم = كتلة الجسم×تسارع الجسم.

أما الزخم فيمكن حسابه عن طريق حساب حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته؛ أي:^[٣]

• الزخم = كتلة الجسم×سرعة الجسم.

كما أن العلاقة التي تربط بين الزخم والقوة هي:

• محصلة القوة المؤثرة على الجسم = التغير في الزخم/التغير في الزمن.

وحدة قياس القوة والزخم

تُعد وحدة قياس الزخم كمية متجهة لها مقدار واتجاه يماثل اتجاه السرعة بوحدة كغ.م/ث ووفقاً للنظام العالمي للوحدات (SI)، أما القوة التي تعتبر أيضاً كمية متجهة لها نفس اتجاه التسارع، فتُقاس بوحدة نيوتن وفقاً للنظام العالمي للوحدات.^[٣]

تعتبر الكتلة كمية قياسية؛ أي لها مقدار فقط؛ لذلك عندما تكون السرعة في الاتجاه السلبي المعاكس لاتجاه الحركة، فإنّ الزخم سيكون أيضاً في الاتجاه المعاكس لحركة الجسم، وعكس ذلك صحيح أيضاَ.^[٢]

العوامل التي تؤثر على القوة والزخم

• تؤدي القوة عند التأثير بها على الجسم إلى تغيير زخمه، كما أن الزخم يتغير مع تغير سرعة الجسم، بينما تتغير القوة مع تغير تسارعه، وكلما طالت مدة تطبيق القوة ازداد الزخم.^[١]
• تتناسب القوة عكسياً مع الزمن؛ فمع مرور الوقت تقل القوة المؤثرة على الجسم، بينما وفي المقابل يتناسب الزخم طردياً مع الزمن؛ فهو يزداد مع مرور الوقت.^[٤]
• يمكن أن توجد القوة عند ثبات الجسم (سكونه)، أما الزخم فهو يساوي صفر دائماً للأجسام الساكنة، كما أن اتجاه القوة يعتمد على اتجاه التسارع، بنيما يعتمد اتجاه الزخم على اتجاه السرعة.^[٤]
• عند ثبات التسارع، فإن القوة المؤثرة على الجسم لا تتغير؛ أي أن ثبات التسارع يؤدي إلى ثبات القوة، أما الزخم فيظل ثابتاً عند ثبات السرعة، وفي المقابل يمكن له أن يتغير عند ثبات التسارع.^[٤]
• يتناسب الزخم طردياً مع كتلة الجسم ومع سرعته أيضاً؛ فكلما زادت كتلة الجسم، أو زادت سرعته، ازداد زخمه؛ فالجسم الكبير وسريع الحركة له زخم أكبر في مقداره من زخم الجسم الأصغر والأبطأ منه.^[٣]

يجدر بالذكر هنا أيضاً أن مقدار تأثير القوة على الجسم يعتمد على مقدارها، وعلى مدة تأثيرها، إذ يمكن للقوة الكبيرة جدًا عند تأثيرها على الجسم لفترة قصيرة أن تؤثر على زخم الجسم بشكل كبير مثل القوة التي يؤثر بها المضرب على كرة التنس، وفي المقابل يمكن أن تسبّب قوة صغيرة المقدار نفس التغير في الزخم الذي أحدثته القوة الكبيرة، بشرط أن يستمر تأثيرها لفترة أطول بكثير من فترة تأثير القوة الكبيرة.^[٢]