لماذا القوة كمية متجهة

نظرة عامة حول مفهوم القوة

بشكل عام يوضّح مفهوم القوّة في الفيزياء التّفاعل الذي يحدث بين الأجسام، عن طريق سحبها أو دفعها، ويقود إلى إحداث تغيير في حالتها الحركيّة؛ أي تمثّل وصفًا كميًا للجسم، فعلى سبيل المثال قد تؤثّر قوة ما في جسم وتدفعه لتغيير اتجاهه، أو إبطاء سرعته، أو زيادتها، وبالإضافة إلى ما سبق يمكن التعبير عن القوّة بأنّها الفعل الذي يؤدّي إلى تغيير حالة جسم ما بأي شكل من الأشكال.^[١]

لماذا القوة كمية متجهة

في البداية لا بدّ من توضيح مصطلح الكميات المتجهة؛ إذ يعبّر عن الكميّة التي يمكن وصفها عن طريق المقدار والاتجاه معًا، أي عند حساب قيمة كميّة متجهة ما؛ يمكن تمثيلها باستخدام المقدار أو الرقم النّاتج بالإضافة إلى تحديد الاتجاه؛ والذي يُمَثّل في غالبية الأحيان على شكل سهم يشير إلى اتجاه الكمية،^[٢] وهذا ينطبق على القوّة؛ حيث تُوصف بأنّها كمية متجهة؛ نظرًا لإمكانيّة الإشارة إليها بكل من المقدار والاتجاه، وفيما يأتي ذكر لأبرز خصائص الكميات المتجهة كالقوّة:^[٣]

• يمكن التعبير عنها بالمقدار بالإضافة إلى الاتجاه.
• يمكن أن يتغيّر مقدارها، أو اتجاهها مع إمكانيّة تغيّر كلاهما معًا.
• لا تخضع لقوانين الجبر التقليدية.

كيفية وصف القوة

كما ذُكر سابقًا فإنّ القوّة هي كميّة متجهة؛ أي يمكن وصف قيمتها بكل من المقدار والاتجاه، وبناءً عليه لن يكون كافيًا ذكر الكمية أو الرّقم دون مراعاة الاتجاه، فعلى سبيل المثال في حالة كان ناتج حساب القوة 5، فإنّ العدد 5 يمثّل كميّة القوّة ممثلًا بوحدة نيوتن؛ إلا أنّ ذلك ليس كافيًا، حيث إنه لا بدّ من تحديد الاتجاه الذي تسير فيه هذه القوّة، هل هو للأسفل أو للأعلى، أو لليمين أو لليسار، أو باتجاه زاوية معيّنة، وبالتالي لا بد من ذكر أن مقدار القوّة 5 نيوتن (للأسفل) على سبيل المثال، أو 15 نيوتن بزاوية حادّة مقدارها 27 درجة، وما إلى ذلك.^[٤]

تحديد اتجاه القوة

القوّة هي كميّة متّجهة، ولذلك لا بد من تحديد اتجاه حركتها أو مسارها عند حساب مقدارها لتمثّل بالشكل الصحيح، ولتحديد اتجاه حركتها أو مسارها يتمّ استخدام المخططات، أو التي تُعرف بعلم الفيزياء باسم مخططات الجسم الحر، إذ يتم تمثيل القوّة فيها على شكل أسهم؛ بحيث يمثّل حجم السّهم مقدار القوّة، أما اتجاهه فهو مسارها، ولكن عند رسم مخطط الجسم الحر لتمثيل جميع القوى التي تؤثّر على جسم ما، لا بدّ من الانتباه إلى احتماليّة إلغاء تأثير إحدى القوى بفعل قوّة أخرى، وذلك في حال كانت القوتان الفرديتان توازيان بعضهما البعض وبالتّالي يصبح تأثيرها على الجسم مهملًا، فعلى سبيل المثال في حالة التأثير على كتاب بقوّة مقدارها 10 نيوتن للأعلى، وقوّة أخرى مقدارها 10 نيوتن للأسفل ستُلغي هاتين القوتين تأثير بعضهما البعض.^[٤]