[الهَياء]

قانون نيوتن الثاني
وهو يصف ما يحدث للجسم عندما تؤثر عليه قوة ، كما إنه يبين العلاقة بين القوة المؤثرة على الجسم والحركة التي يكتسبها الجسم .
فإذا أثرت قوة أو عدة قوى محصلتها لا تساوي صفر باتجاه حركة الجسم فإن سرعته سوف تزداد ، وإذا كانت القوة معاكسة لاتجاه حركته فإن سرعته سوف تقل وكذلك إذا أثرت القوة على الجسم جانبيا فإن مقدار واتجاه سرعة الجسم سوف يتغيران. إن جميع ذلك يعني أن القوة المؤثرة على الجسم سوف تؤدي إلى تغيير عجلة – تسارع أو تباطؤ – الجسم ، والعجلة التي يكتسبها الجسم تتوقف على كتلة الجسم ومقدار القوة المؤثرة . وقد عبر نيوتن عن ذلك بقانونه الثاني .

نص القانون:
تتناسب عجلة جسم طرديا مع محصلة القوى الخارجية المؤثرة عليه وتكون باتجاهها، وعكسيا مع كتلته القصورية.

الصيغة الرياضية :




إذا أثرنا بقوة معينة ( ق ) على جسم كتلته ( ك ) يتحرك أفقيا فإن الجسم يكتسب عجلة ، وعندما تزداد القوة المؤثرة عليه فإن عجلته تزداد.



أي أن هناك تناسبا طرديا بين العجلة التي يتحرك بها الجسم والقوة المؤثرة عليه عند ثبات كتلته .




وعند ثبات القوة المؤثرة في الجسم، فإنه إذا تضاعفت كتلة الجسم فإن عجلته تنخفض إلى النصف. أي ان العجلة ( التسارع) تتناسب عكسيا مع كتلة الجسم ، فالجسم ذو الكتلة الأكبر يتحرك بعجلة أقل تحت تأثير نفس القوة والعكس بالعكس.






ومن العلاقة الرياضية لقانون نيوتن الثاني يتضح لنا ما يلي :
1 – تكون العجلة التي يتحرك بها الجسم أو مجموعة الأجسام دائما باتجاه القوة أو محصلة القوى المؤثرة ، فإذا كان اتجاه القوة المؤثرة على جسم ما في نفس اتجاه حركته – أي اتجاه سرعته – فإن العجلة تكون في نفس اتجاه السرعة وتكون عجلة موجبة " تسارع " وهي تسبب زيادة في سرعة الجسم.
أما إذا كان اتجاه القوة المؤثرة على الجسم عكس اتجاه حركته فإنها تكون عجلة سالبة " تباطؤ" وهي تسبب تناقص سرعة الجسم حتى يتوقف.

2 – عندما يخضع جسم ما لتأثير قوتين ق1 ، ق2 باتجاهين مختلفين ، فإن كلا من القوتين ستكسب الجسم عجلة ، ويكون خط عمل العجلة منطبقا على خط عمل القوة وبنفس اتجاهها ، وعندئذ يتحرك الجسم باتجاه محصلة هاتين القوتين ، وبعجلة تساوي محصلة العجلتين .




3 – عندما تنعدم القوى المؤثرة في الجسم أو تكون محصلتها تساوي صفر فإن عجلة الجسم تساوي صفر، وعندها يكون الجسم إما ساكنا أو يتحرك بسرعة منتظمة في خط مستقيم.
وهي نفس النتيجة التي تحقق قانون نيوتن الأول.

وتوجد صيغة أكثر دقة لقانون نيوتن الثاني ولكننا سندرسها بالتفصيل في الفصل الرابع من المقرر ، وسنشير إليها هنا فقط للتذكير بها :
محصلة القوى المؤثرة على جسم ما تساوي المعدل الزمني لتغير كمية حركته .




الكتلة القصورية والكتلة التثاقلية

الكتلة القصورية:

هي خاصية في الجسم مرتبطة بقانون نيوتن الأول ( قانون القصور) حيث تعبر عن مقدار ممانعة (مقاومة) الجسم لإحداث أي تغير في حالته الحركية الانتقالية، وهي كمية عددية تمثل مقدار ممانعة الجسم للحركة وهي من خصائص الجسم المتحرك أو الذي تتغير حالته الحركية.
ويمكن إيجادها بقسمة محصلة القوى المؤثرة على الجسم ، على العجلة ( التسارع ) التي تحدثها في الجسم.




لقد استخدم نيوتن مفهوم الكتلة على أنها مرادف لمقدار ما في الجسم من مادة إلا انه وبدقة اكبر يمكن القول أن الكتلة هي مقياس لقصور الجسم. حيث كلما كانت كتلة الجسم أكبر كلما كان أكثر صعوبة إحداث تغير في حالة حركته بحيث نجد صعوبة في جعله يبدأ بالحركة إذا كان ساكنا كما يصعب أيضا إيقافه عن الحركة إذا بدأها، ويصعب كذلك أزاحته جانبيا إذا كان يتحرك بخط مستقيم.
وهي تمثل النسبة بين القوة ( ق) إلى التسارع ( العجلة) (جـ) التي تحدثها القوة على نفس الجسم. وتتغير هذه النسبة بتغير الأجسام.

طريقة قياس الكتلة القصورية :
نؤثر على جسم ما بقوة معينة ، ونتابع حركته لقياس عجلة الحركة التي يكتسبها نتيجة لتأثير هذه القوة ، ثم نوجد النسبة بين القوة المؤثرة إلى العجلة .


يمكن استخدام قانون نيوتن الثاني لقياس الكتلة، فلو أثرنا بقوى متماثلة على جسمين مختلفين فإن قانون نيوتن الثاني يعطينا النتيجة التالية:




فإذا كانت ك1 هي وحدة الكتلة العيارية أي 1 كجم، وأمكننا بالتجربة قياس كل من جـ1 و جـ2 فإننا نستطيع تحديد ك2 الكتلة القصورية. ( كتلة القصور).




الكتلة التثاقلية ( كتلة الجذب):

كتلة الجذب ( التثاقلية ) لجسم هي مقياس لمعاناة الأرض عند جذبها للجسم. وهي تعبر عن مقدار ما يحتويه الجسم من مادة ، وهي من خصائص الجسم الساكن.




طريقة قياس الكتلة اتثاقلية :
يستخدم فيها ميزان ذو كفتين، حيث نضع 1كجم في الكفتين، ثم نضع ما يقابلها في الكفة الثانية وعند اتزان الكفتين نعتبر أن ما في الكفة الثانية له نفس الكتلة كما في الكفة الأولى. أي 1 كجم. وحيث أن كل كفة تتحرك نتيجة قوة الجاذبية الأرضية لذلك تسمى الكتلة المحددة بهذا الأسلوب بـ: الكتلة التثاقلية ( كتلة الجاذبية ).

وإذا كانت التجارب الدقيقة قد دلت على أن ك ص ك ت أي أن الكتلة القصورية تتناسب طرديا مع الكتلة التثاقلية.
ك ص = ثابت × ك ت
وأنه اذا كانت وحدة قياس الكتلة هي الكيلوجرام، فإن الكتلة التثاقلية لجسم ما تكون مساوية لكتلته القصورية حسب ما أثبتت التجارب الحديثة. أي أن:
ك ص = ك ت (كيلوجرام)
أن الكتلة القصورية تساوي عدديا الكتلة التثاقلية وبنفس وحداتها.