عرض مصدر قوة

{{عن}}
{{بطاقة كمية فيزيائية
|name=قوة
|caption=يمكن وصف القوى بأنها دفع أو سحب للأجسام، ويمكن للقوى أن تنشأ نتيجة لظواهر مثل [[جاذبية|الجاذبية]] أو [[مغناطيس|المغناطيسية]] أو أي ظاهرة أخرى تؤدي إلى تغيير في تعجيل الجسم.
|image=[[ملف:Force examples.svg|200px]]
|unit=[[نيوتن (وحدة)|N]]
|derivations='''F''' = ''[[كتلة|m]]'' [[تسارع|'''a''']]
|baseunits=[[كيلوغرام|kg]]·[[متر|m]]/[[ثانية|s]]<sup>2</sup>
|otherunits=[[داين]], pound-force, [[باوندال]]، [[كيب (وحدة)|kip]], kilopond|symbols=<math> \vec{F} </math>, ''F'', '''F'''
}}
{{ميكانيكا كلاسيكية}}
تعرف '''القوة''' في ال[[فيزياء]] على أنها مؤثر يؤثر على الأجسام فيسبب تغييرا في حالة الجسم أو اتجاهه أو موضعه أو حركته. يمكن للقوة أن تتسبب في تغيير [[سرعة]] الجسم الذي يمتلك [[كتلة]] (وكذلك تحريك [[قوانين نيوتن للحركة#قانون نيوتن الأول|الأجسام الساكنة]]) وهذا يعني إكساب الجسم [[تسارع|تعجيلًا]].

القوة هي [[متجه|كمية متجهة]] (لها مقدار واتجاه)، وتقاس في [[نظام الوحدات الدولي]] [[نيوتن (وحدة)|بوحدة نيوتن]] ويرمز لها بالرمز '''F'''.

ينصّ [[قوانين نيوتن للحركة#قانون نيوتن الثاني|القانون الثاني من قوانين الحركة لنيتون]] على أن محصلة القوى التي تؤثر على جسم ما تكون مساوية لمقدار تغيّر [[زخم الحركة|زخم حركة]] الجسم نسبة إلى ال[[زمن]]. وإذا كانت كتلة الجسم ثابتة، فإنّ هذا القانون يقتضي ضمنًا بأنّ [[تسارع|تعجيل]] الجسم [[تناسب (رياضيات)|يتناسب]] تناسبًا طرديًا مع محصلة القوى المؤثرة على ذلك الجسم، ويتناسب تناسبًا عكسيًا مع كتلته.

ترتبط عدد من المفاهيم بالقوة مثل: ال[[دفع]] والذي يؤدي إلى زيادة سرعة الجسم، و[[مقاومة مائع|مقاومة المائع]] والذي يؤدي إلى إنقاص سرعة الجسم، و[[عزم الدوران]] والذي يؤدي إلى تغيير سرعة الجسم الدورانية.

يؤثر كل جزء في الأجسام الممتدة بقوة معينة على الأجزاء المجاورة له، ويسمى توزيع هذه القوى خلال أجزاء الجسم [[إجهاد (ميكانيكا)|بالإجهاد الميكانيكي]]، ولا يتسبب هذا النوع من الإجهاد الميكانيكي الداخلي بتعجيل الجسم وذلك لأن القوى تعادل بعضها بعضًا.

يعدّ ال[[ضغط]]، وهو توزّع عدد كبير من القوى الصغيرة والمطبقة على مساحة معينة من الجسم، نوعًا بسيطًا من أنواع الإجهاد الذي يؤدي الإخلال به إلى منح الجسم تعجيلًا. يؤدي الإجهاد إلى حدوث [[تشوه (هندسة)|تشوهات]] في المواد الصلبة أو تدفق [[مائع|الموائع]].

== تطور المفهوم ==
استخدم الفلاسفة القدماء مفهوم القوة في دراسة الأجسام المتحركة والساكنة وفي دراسة الآلات البسيطة، ولكن وقع المفكرون أمثال [[أرسطو]] و[[أرخميدس]] في أخطاء جوهرية في فهم القوة، ويعود جزء من ذلك إلى عدم قدرتهم على فهم قوة الاحتكاك التي قد تكون غامضة في بعض الأحيان، الأمر الذي يؤدي إلى جعل نظرتهم تجاه جوهر الحركة الطبيعية نظرة منقوصة.<ref name="مولد تلقائيا2">{{استشهاد بكتاب|عنوان=The Works Of Archimedes|مسار=http://archive.org/details/worksofarchimede029517mbp|ناشر=Cambridge University Press.|تاريخ=1897|مؤلف1=T. L.| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20201016014548/https://archive.org/details/worksofarchimede029517mbp | تاريخ أرشيف = 16 أكتوبر 2020 }}</ref> كان الخطأ الأساسي هو الاعتقاد بأنّ القوة مطلوبة للحفاظ على الحركة، حتى عندما يتحرك الجسم بسرعة ثابتة. لقد جرى تصحيح معظم الاعتقادات الخاطئة حول الحركة والقوة بواسطة [[غاليليو غاليلي]] و[[إسحاق نيوتن]]. استطاع نيوتن صياغة قوانين رياضية لوصف الحركة والقوة ولم يطرأ على هذه القوانين أي تعديل على مدى ثلاثة قرون.<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=University Physics|مؤلف1=Shears|مؤلف2=Young|صفحات=18-38}}</ref> وفي بدايات القرن العشرين تمكن [[ألبرت أينشتاين]] من تطوير [[نظرية النسبية]] التي تنبأت بتأثير القوى على الأجسام ذات الزخم المتزايد والتي تتحرك بسرعة مقاربة [[سرعة الضوء|لسرعة الضوء]]، وقدم كذلك رؤى حول القوى الناشئة من [[جاذبية|الجاذبية]] و[[قصور ذاتي|القصور الذاتي]].

لقد ساهمت النظريات التي توصّل إليها العلماء في [[ميكانيكا الكم|ميكانيك الكم]] إضافة إلى التطور الحاصل في التقنية إلى تعجيل الجسيمات لتضاهي في سرعتها سرعة الضوء تقريبًا، وقد اقترحت [[فيزياء الجسيمات]] [[نظرية النموذج المعياري|نموذجًا عياريًا]] لوصف القوى الناشئة بين الجسيمات ما دون الذرية. يتنبأ النموذج العياري بأن القوى التي تمتصّها الجسيمات أو تطلقها ناشئة من جسيمات متبادلة تدعى [[بوزون عياري|بالبوزونات العيارية]]. وهناك أربع أنواع من القوى المعروفة وهي -بترتيب تنازلي-: [[تآثر قوي|القوى القوية]]، [[كهرومغناطيسية|والقوى الكهرومغناطيسية]]، [[قوة نووية ضعيفة|والقوى الضعيفة]] و[[جاذبية|قوة الجاذبية]].<ref name="مولد تلقائيا1">{{استشهاد بكتاب|إصدار=New millennium edition|عنوان=The Feynman lectures on physics|مسار= https://www.worldcat.org/oclc/671704374|مكان=New York|ISBN=978-0-465-02414-8|OCLC=671704374|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200910064332/https://www.worldcat.org/oclc/671704374
|تاريخ أرشيف=2020-09-10}}</ref><ref name=":0">{{استشهاد بكتاب|عنوان=An introduction to mechanics|مسار=https://www.worldcat.org/oclc/573196466|ناشر=Cambridge University Press|تاريخ=2010|مكان=Cambridge|ISBN=0-521-19821-6|OCLC=573196466| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210107234426/https://www.worldcat.org/title/introduction-to-mechanics/oclc/573196466 | تاريخ أرشيف = 7 يناير 2021 }}</ref> أكدت بعض المشاهدات التي أجريت في سبعينات وثمانينات القرن الماضي في مجال [[فيزياء الجسيمات|فيزياء الجسيمات عالية الطاقة]] أن القوى الضعيفة والقوى الكهرومغناطيسية ما هي إلا مظاهر ل[[تآثر كهروضعيف]] أكثر عمقًا.

== مفهوم القوة قبل نيوتن ==
[[ملف:Aristoteles Louvre2.jpg|تصغير|وصف [[أرسطو]] القوة بأنّها أي شيء يتسبب في تحريك الأجسام حركة غير طبيعية.]]
كان مفهوم القوة مرتبطا قديمًا بعمل الآلات البسيطة، إذ تستطيع الآلات البسيطة أداء نفس العمل الذي يؤديه الإنسان ولكن باستخدام قوة أقل، وقد قام أرخميدس بتحليل خصائص هذه القوى واشتهر بصياغة ما يخص قوى الطفو في [[مائع|الموائع]].<ref name="مولد تلقائيا2" />

قدم أرسطو مناقشة فلسفية لمفهوم القوة. يرى أرسطو أن العالم الطبيعي يحتوي أربعة عناصر ويوجد لكل عنصر حالة طبيعية. وقد اعتقد بأن الحالة الطبيعة للعناصر الموجودة على سطح الأرض -والتي تكون مؤلّفة غالبًا من عنصري الأرض والماء- أن تكون عديمة الحركة، وأنها تبقى على هذا الحال إذا تركت وشأنها. وقد فرق أرسطو بين الميل الداخلي للعناصر لإيجاد مكانها الطبيعي (مثلا سقوط الأجسام الثقيلة)، وهو ما يؤدي إلى الحركة الطبيعية، وبين الحركة غير الطبيعية التي تستلزم تطبيقًا مستمرًا للقوة.<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=The order of nature in Aristotle's physics : place and the elements|مسار=https://www.worldcat.org/oclc/38147822|ناشر=Cambridge Unviersity Press|تاريخ=1998|مكان=Cambridge|ISBN=0-521-62453-3|OCLC=38147822| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210108164418/https://www.worldcat.org/title/order-of-nature-in-aristotles-physics-place-and-the-elements/oclc/38147822 | تاريخ أرشيف = 8 يناير 2021 }}</ref>

تستند هذه النظرية على التجربة الحسية للأجسام المتحركة، كحاجة العربات إلى قوة مستمرة لتحريكها من مكان إلى آخر، ولكنّها واجهت مشكلة إدراكية إذ أنها لم تستطع تفسير سلوك [[قذيفة|القذائف]] مثل السهام وغيرها، فرامي النبال كان يحرّك السهم قبل إطلاقه فقط، ولا وجود لأي قوة أخرى تؤثر على السهم أثناء انطلاقه في الهواء، ولكن كان أرسطو مدركًا لهذه المشكلة واقترح أنّ الهواء المزاح عن مسار القذيفة هو الذي ينقلها إلى وجهتها، وتحتاج هذه النظرية عمومًا إلى وسط مستمر يمكن للقذيفة أن تنتقل فيه.<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=Cosmology : historical, literary, philosophical, religious, and scientific perspectives|مسار=https://www.worldcat.org/oclc/27266760|ناشر=Garland Pub|تاريخ=1993|مكان=New York|ISBN=0-8153-1085-4|OCLC=27266760| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210429050322/https://www.worldcat.org/title/cosmology-historical-literary-philosophical-religious-and-scientific-perspectives/oclc/27266760 | تاريخ أرشيف = 29 أبريل 2021 }}</ref>

بدأت الانتقادات تتوجه إلى [[فيزياء أرسطية|الفيزياء الأرسطية]] من قبل [[تاريخ العلوم|علماء العصور الوسطى]]، وكان أولّهم [[يوحنا النحوي]] في القرن السادس الميلادي، ولم تظهر أي معالجة حقيقية لمشاكل الفيزياء الأرسطية إلى أن حلّ القرن السابع عشر وظهرت أعمال [[غاليليو غاليلي]] المتأثرة بأفكار العصور الوسطى التي كانت ترى بأن الأجسام التي تتحرك نتيجة لقوة معينة تمتلك قوة زخم داخلية. وقد أجرى غاليليو تجربة لدحض نظرية أرسطو في الحركة، إذ دحرج حجارة وقذيفة مدفعية على منحدر، وقد أثبت بذلك أن الأجسام تتسارع بفعل الجاذبية إلى درجة يختفي فيها تأثير الكتلة، وناقش غاليليو بأنّ الأجسام تحافظ على سرعتها ما لم تطبق عليها قوة معينة [[احتكاك|كالاحتكاك]] مثلًا.<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=Galileo at work : his scientific biography|مسار=https://www.worldcat.org/oclc/3770650|ناشر=University of Chicago Press|تاريخ=1978|مكان=Chicago|ISBN=0-226-16226-5|OCLC=3770650| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20171011130531/https://www.worldcat.org/title/galileo-at-work-his-scientific-biography/oclc/3770650 | تاريخ أرشيف = 11 أكتوبر 2017 }}</ref>

ومع كل ذلك لم يصل أحد إلى فهم حقيقي للقوة في بدايات القرن السابع عشر إلى أن ظهرت أعمال [[إسحاق نيوتن|نيوتن]]، وقد استخدم مصطلح "force" (باللاتينية: ''vis'') لوصف الكثير من الظواهر الفيزيائية وغير الفيزيائية، مثل تعجيل كتلة نقطية، وأطلق [[غوتفريد لايبنتس|لايبنتس]] تسمية قوة الحياة ''vis viva'' على حاصل ضرب الكتلة النقطية بمربع سرعة تلك الكتلة، أما المفهوم الحديث للقوة فيعود إلى ما أسماه نيوتن بالقوة المعجّلة ''vis motrix''.<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=Dynamical systems.|مسار= https://www.worldcat.org/oclc/16404140|ناشر=Springer-Verlag|تاريخ=©1988-<c2003>|مكان=Berlin|ISBN=0-387-17002-2|OCLC=16404140|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221209073138/https://www.worldcat.org/oclc/16404140|تاريخ أرشيف=2022-12-09}}</ref>

== ميكانيك نيوتن ==
{{مفصلة|قوانين نيوتن للحركة}}
وصف [[إسحاق نيوتن]] حركة جميع الأجسام بالاعتماد على مفهومي القصور الذاتي والقوة، وقد توصل إلى أنّ الأجسام تخضع لعدد من [[قانون حفظ|قوانين الحفظ]]. نشر نيوتن أطروحته التي تحمل العنوان [[الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية]] والتي وضع فيها ثلاثة قوانين للحركة لا زالت تستخدم في يومنا هذا لوصف الحركة في علم [[فيزياء|الفيزياء]].

=== القانون الأول ===
{{مفصلة|قوانين نيوتن للحركة}}
ينص قانون نيوتن الأول للحركة على أن الأجسام تستمر في حركتها بسرعة ثابتة ما لم تؤثر عليها محصلة قوى خارجية<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=The Principia : mathematical principles of natural philosophy|مسار=https://www.worldcat.org/oclc/40762507|مكان=Berkeley|ISBN=0-520-08816-6|OCLC=40762507| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210107230937/https://www.worldcat.org/title/principia-mathematical-principles-of-natural-philosophy/oclc/40762507 | تاريخ أرشيف = 7 يناير 2021 }}</ref>، ويعد هذا القانون امتدادًا لما كان يراه كاليليو من أن السرعة مرتبطة بنقص في محصلة القوى. اقترح نيوتن أن الأجسام ذات الكتلة تمتلك قصورًا ذاتيًا داخليًا يؤدي وظيفة التوازن الأساسي «الحالة الطبيعية» عوضًا عن «حالة السكون الطبيعية» التي وضعها [[أرسطو]]. وهذا يعني أنّ قانون نيوتن الأول التجريبي يتناقض مع اعتقاد أرسطو البديهي بأنّ الإبقاء على حركة الجسم بسرعة ثابتة يتطلب وجود محصلة قوى. يربط قانون نيوتن الأول بين [[قصور ذاتي|القصور الذاتي]] ومفهوم [[إطار مرجعي غاليلي|السرع النسبية]] ربطًأ مباشرًا، وذلك بجعل حالة السكون غير قابلة للتمييز عن السرعة الثابتة، ويظهر ذلك جليًا في الأنظمة التي تحتوي على أجسام تتحرك بسرع مختفة، إذ يصبح من المستحيل تمييز العنصر المتحرك عن العنصر الساكن. تكون قوانين الفيزياء متماثلة في [[إطار مرجعي قصوري]]، وهذا يعني أن جميع الأطر مرتبطة [[تحويل جاليليو|بتحويلات كاليليو]].

[[ملف:GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg|تصغير|[[إسحاق نيوتن]]]]

=== القانون الثاني ===
ينص على أن جسم ذو كتلة m تحت تأثير قوة F يكتسب تسارع a وفقا للقانون التالي:
:<math>\vec{F}=m\vec{a}</math>
حيث: F = القوة، m = الكتلة، a = التسارع.

: القوة <math>\vec{F} </math> والتسارع:<math>\vec{a}</math> [[متجه|كميتان متجهتان]] ولذلك وضعنا على كل منهما سهما.أما الكتلة فهي كمية غير متجهة.

مثال على تطبيق هذا القانون نجده في [[رقاص بسيط|رقاص (رياضيات)]] أو [[حركة توافقية بسيطة]].

حسب [[قوانين نيوتن للحركة#قانون نيوتن الثاني|قانون نيوتن الثاني]]، لمعرفة القوة تستخدم المعادلة التالية:

: القوة = [[كتلة|الكتلة]] × [[تسارع|التسارع]]

إذا كانت لدينا [[كتلة]] (بالكيلوجرام) تؤثر عليها قوة ناتجة من جاذبية الأرض لها. وعلما بأن عجلة الجاذبية الأرضية (9.8 متر/ثانية{{أس||2}})، فيمكن حساب قوة التجاذب بينها والأرض:

: قوة التجاذب = وزن الجسم = 9.8 × الكتلة: وتكون وحدته [[كيلوغرام|كيلوجرام]]. [[متر]] /ثانية{{أس||2}} أو (نيوتن)
: قوة التجاذب على الأرض هي أيضا ما نسميه [[وزن|الوزن]].

في [[فيزياء|الفيزياء]] نفرق بين [[كتلة|الكتلة]] و[[وزن|الوزن]]. الكتلة تقاس بالكيلوجرام، أما الوزن فنقيسه [كيلوجرام.متر /ثانية{{أس||2}}]. ولكننا مجازا نستخدم في حياتنا اليومية تعبير [كيلوجرام] عن الوزن، وهذا خطأ، فالوزن وحدته كيلوجرام.متر/ثانية{{أس||2}}، أما الكتلة فهي لا تتغير، وتقاس بالكيلوجرام.
* '''فمثلا: '''كرة من الحديد كتلتها 6 [[كيلوغرام|كيلوجرام]] فنقول عادة أن وزنها على الأرض 6 كيلوجرام.
: فإذا وزنا الكرة على [[القمر]] فهي تزن 1/6 من وزنها على الأرض، ذلك لأن جاذبية القمر تبلغ نحو 1/6 من جاذبية الأرض. أما [[كتلة|الكتلة]] فهي متساوية على الأرض أو القمر. ويتغير وزن جسم بحسب الكوكب الذي هو عليه: [[بر|أرض]]، [[قمر (توضيح)|قمر]]، [[المريخ|مريخ]]. بحسب قوة جاذبية الكوكب. أما الكتلة فهي ثابتة لا تتغير.
:'''وحدة القوة هي [[نيوتن (وحدة)|النيوتن]] = 1 كيلوجرام.متر /ثانية{{أس||2}}'''
(2) القوة هي أيضا نسبة تغير الزخم (كمية التحرك) بالنسبة للزمن:
:<math>\vec{F} = {\mathrm{d}\vec{p} \over \mathrm{d}t} = m\vec{a}</math>

حيث: F = القوة، p = الزخم (كمية التحرك)، t = الزمن، m = الكتلة، a = التسارع.

: وزخم حركة جسم (كمية تحركه) = كتلة الجسم x سرعته

=== قانون نيوتن الثالث ===
ينص على أن أي قوة تؤثر على جسم ما فإن الجسم يؤثر بقوة أخرى مساوية في المقدار للقوة الأولى ومعاكسة لها في الاتجاه.

== تراكيب القوى ==
[[ملف:Rownia.svg|تصغير|يسار |300بك|تحليل القوة الجاذبية <math> \vec{G}</math> إلى مركبتين <math> \vec{F_1}</math> والقوة <math> \vec{F_2}</math> متعامدتين.]]

ينص مبدأ تراكب القوى على أن: إذا عملت عدة قوى
<math>\vec{F_1},\vec{F_2}, \ldots, \vec{F_n}</math> على جسم في نفس الاتجاه، فإن القوة الناتجة (المحصلة) تساوي مجموع القوى:
:<math>\vec{F_{result}} = \vec{F_1} + \vec{F_2} + \ldots + \vec{F_n}</math>.

أي يكون تأثير القوة <math>\vec{F_{res}}</math> مساويا لمجموع القوي
<math>\vec{F_1},\vec{F_2}, \ldots, \vec{F_n}</math>.
* وإذا كانت قوتان متساويتان (<math>\vec{F_1}</math> و<math>\vec{F_2}</math>)
ومتضادتان تعملان على نقطة معينة، تكون محصلتهما مساوية للصفر. عندئذ نقول القوتان متوازنتان.
F_2</math>.

وإذا عملت قوتان مختلفتان <math>F_1</math> و
<math>F_2</math> في اتجاهين متضادين تكون محصلتهما <math>F</math> مساوية لحاصل طرح القوة الصغيرة من القوة الكبيرة. وتكون القوة الناتجة في اتجاه القوة الكبيرة ومقدارها هو [[قيمة مطلقة|القيمة المطلقة]] لحاصل الطرح:

: <math>F = |F_1 - F_2|</math>

وإذا عملت قوتان مختلفتي الاتجاه على نقطة نحصل على قيمة واتجاه محصلتهما عن طريق رسم [[متوازي أضلاع القوى]] لهما. نرسم القوة
<math> \vec{F_1}</math> والقوة <math> \vec{F_2}</math> بمقياس رسم ثابت بحيث يعبر طول السهم الأول عن القوة الأولى واتجاهها. ومن نقطة تأثيرهما نرسم سهما ثانيا مساويا في الطول لقيمة القوة <math> \vec{F_2}</math> مع أخذ الزاوية بينهما في الاعتبار. ثم نرسم موازيا من طرف السهم الأول موازيا للقوة الثانية، ونرسم من طرف القوة الثانية موازيا للقوة الأولى. بذلك نحصل على متوازي أضلاع القوي، وفيه يمثل المحور الواصل بين نقطة تأثير القوتين والنقطة المقابلة لها على متوازي أضلاع القوي هو ''' محصلة القوة '''. طول المحور هو مقدار المحصلة (بحسب مقياس الرسم) واتجاه المحور يعطينا اتجاه المحصلة.

وإذا عملت ثلاثة قوى في نقطة فيمكن تعيين محصلتهم بسهولة: نرسم متوازي أضلاع القوي لأي اثنين من القوى أولا ونحصل على محصلتهما. ثم نرسم المحصلة التي حصلنا عليها للقوتين الأولتين مع سهم القوة الثالثة، فنحصل على محصلة الثلاثة قوى.
* '''تحليل القوى: '''

بينما تعمل قوة الجاذبية <math>\vec{G}</math> إلى أسفل وتتساوى مع القوة المضادة للوح أفقي، فلا يكون الحال كذلك في حالة جسم موضوع على سطح مائل (انظر الشكل). قوة الجاذبية للكتلة <math>\vec{G}</math> تعمل راسيا. ويمكن تحليل هذه القوة إلى جزئين: مركبة في اتجاه العمودي على السطح F2، ومركبة F1 في اتجاه موازي للسطح المائل. إذا زادت القوة F1 عن قوة [[احتكاك|الاحتكاك]] بين الجسم والسطح ينزلق الجسم [[تسارع|متسارعا]] على السطح ويسقط. من الواضح ان هذا يعتمد على زاوية ميل [[ألفا (حرف)|ألفا]] السطح الموضوع عليه الجسم.

وتنطبق المعادلة الناتجة عن تحليل القوة:<math> \vec{G}</math>:

:<math> \vec{F_1} + \vec{F_2} = \vec{G}</math>
ملحوظة:
القوتان تعادلان المحصلة في التأثير ولكن ليس عدديا

== القوى الأساسية ==
كل القوى في الكون تنتمي إلى أربعة قوى رئيسية: [[تآثر قوي]] و[[قوة نووية ضعيفة|تآثر ضعيف]] وهما تؤثران على الجسيمات دون الذرية، وتربط بين البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة. هاتان القوتان تعملان على مسافات قصيرة جدا (داخل النواة الذرية). و[[كهرومغناطيسية|القوة الكهرومغناطيسية]] التي تؤثر بين الشحنات الكهربائية، و[[جاذبية (توضيح)|قوة الجاذبية]] التي تعتمد على [[كتلة|الكتلة]] وتؤثر بين الأجسام.
هاتان القوتان الأخيرتين تؤثر حتى إلى مسافات كبيرة. وتقل شدتهما عكسيا مع مربع المسافة بين جسمين أو بين شحنتين.

[[ملف:Solar sys.jpg|تصغير|350بك|رسم للنظام الشمسي (لا يعتمد على المقاييس الحقيقية) يظهر الشمس والكواكب.]]

قوة الجاذبية مألوفة لنا فهي التي تربط بين الكواكب والشمس، وتربط بين [[نجم|النجوم]]، وتشكل [[مجرة|المجرات]] و[[مجموعات وعناقيد المجرات|عناقيد المجرات]] وتشكل الكون كله. وعلى الأرض نشعر بقوة الجاذبية حيث تشدنا الأرض إليها. ونحتاج إلى صواريخ قوية للصعود إلى الفضاء ومغادرة [[الأرض]]. وإذا صعدنا إلى [[محطة الفضاء الدولية]] تحتفظ الأرض بنا أيضا حيث تجعلنا ندور في مدار حولها.

=== قوة الجاذبية ===
{{مفصلة|جاذبية}}
[[ملف:Falling ball.jpg|تصغير|صور لكرة سلة تسقط سقوطًا حرًا وقد التقطت هذه الصور باستخدام [[مصطربة]] تطلق 20 ومضة في الثانية. المسافات في الجهة اليمنى هي مضاعفات تقريبية للمسافة 12 مليمتر. تبدأ كرة السلة حركتها من السكون، وتبدأ حركتها عند الومضة الأولى (المسافة صفر)، وبعدها يصبح عدد وحدات المسافة المقطوعة مساويًأ لمربع عدد الومضة.]]
لم يكن ما نسميه اليوم بالجاذبية معروفًا ومحددًا كقوة كونية إلى حين ظهور أعمال إسحاق نيوتن. فقبل نيوتن لم يكن هناك رابط بين ميل الأجسام للسقوم باتجاه الأرض وبين حركة الأجرام السماوية. ساهم غاليليو في وصف خصائص الأجسام الساقطة إذ أشار إلى أن تعجيل الأجسام التي تسقط سقوطًا حرًّا يكون ثابتًا ومستقلًا عن كتلة ذلك الجسم. أما اليوم، فيفسّر هذا التعجيل بأنّه ناتج من قوة الجذب التي يعاني منها الجسم باتجاه الأرض، ويرمز لها عادة بالرمز <math>\vec{g}</math> ومقدار هذا التعجيل هو 9.81 [[متر]] لكل [[ثانية]] مربعة (هذا المقدار هو عند [[مستوى سطح البحر]] وقد يتغير وفقًا لموقع القياس) ويتجه نحو مركز الأرض.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=A New Absolute Determination of the Acceleration due to Gravity at the National Physical Laboratory|مسار=http://www.nature.com/articles/208279a0|صحيفة=Nature|تاريخ=1965-10|issn=0028-0836|صفحات=279–279|المجلد=208|العدد=5007|DOI=10.1038/208279a0|لغة=en|الأول=A. H.|الأخير=Cook| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210108161945/https://www.nature.com/articles/208279a0 | تاريخ أرشيف = 8 يناير 2021 }}</ref> وهذا يعني أن قوة الجاذبية المطبقة على جسم موجود على سطح الأرض [[تناسب (رياضيات)|تتناسب]] تناسبًا طردياً مع كتلة ذلك الجسم؛ لذا فإن الجسم ذا [[كتلة|الكتلة]] <math>m</math> سيعاني من قوة:

<math>\vec{F} = m\vec{a}</math>

لا توجد قوة تعاكس هذه القوة عندما يسقط الجسم [[سقوط حر|سقوطًا حرًّا]]، وتكون محصّلة القوى المطبقة على الجسم هي وزنه فقط. أما الأجسام التي لا تسقط سقوطًا حرًّا، فإن قوة الجذب ستجابه بقوى أخرى، فعلى سبيل المثال تكون محصلة القوى المطبقة على شخص يقف على الأرض هي الصفر، وذلك لأن هناك [[قوة عمودية]] (قوة تأثر) مصدرها الأرض وتتجه باتجاه الشخص الواقف وتعادل هذه القوة قوة الجذب المتجّهة إلى الأسفل.<ref name="مولد تلقائيا1" /><ref name=":0" />

=== القوة الكهرومغناطيسية ===
{{مفصلة|كهرومغناطيسية}}
وصفت القوة الكهرومغناطسية للمرة الأولى سنة 1784 من قبل كولوم على أنّها القوة الموجودة ضمنيًا بين [[شحنة كهربائية|شحنتين]].<ref name="مولد تلقائيا3">{{استشهاد بكتاب|إصدار=6th ed|عنوان=Physics|مسار=https://www.worldcat.org/oclc/52922327|ناشر=J. Wiley|تاريخ=2004|مكان=Hoboken, NJ|ISBN=0-471-15183-1|OCLC=52922327| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210429045254/https://www.worldcat.org/title/physics/oclc/52922327 | تاريخ أرشيف = 29 أبريل 2021 }}</ref> ومن خصائص هذه القوة أنّها تتغير بتغير مقلوب قانون تربيعي موجّه باتجاه دائري، وأنّها تكون جاذبة وطاردة، وأنّها مستقلة عن كتلة الأجسام المشحونة، وأنها تتبع [[مبدأ التراكب]]. يلخّص [[قانون كولوم]] جميع هذه الملاحظات في عبارة رياضية مختصرة.<ref>Coulomb, Charles (1784). "Recherches théoriques et expérimentales sur la force de torsion et sur l'élasticité des fils de metal". ''Histoire de l'Académie Royale des Sciences'': 229–269.</ref>

وقد وجد علماء الرياضيات والفيزياء اللاحقون أن عبارة [[حقل كهربائي]] electric field مناسبة لتحديد القوة الكهربائية الساكنة المطبقة على الشحنة الكهربائية في نقطة من الفضاء. وقد استند مفهوم الحقل الكهربائي على استخدام مفهوم «[[شحنة اختبار|الشحنة الاختبارية]]» النظري في أي مكان في الفضاء ثم توظيف قانون كولوم لتحديد القوة الكهربائية الساكنة<ref name="مولد تلقائيا1" />؛ لذا يمكن تعريف المجال الكهربائي في أي مكان من الفضاء بالتعريف التالي:

<math>\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}</math>

وتمثل <math>q</math> مقدار الشحنة الاختبارية النظرية.

=== القوى القوية ===
{{مفصلة|تآثر قوي}}
تصف الفيزياء الحديثة التأثرات الحاصلة في نظريات الكم وفي فيزياء الجسيمات بواسطة قوتين نوويتين هما القوى النووية القوية والقوى النووية الضعيفة. [[تآثر قوي|القوة النووية القوية]]<ref name="مولد تلقائيا3" /> هي القوة المسؤولة عن تماسك بنية [[نواة الذرة]]، أما [[قوة نووية ضعيفة|القوة النووية الضعيفة]]<ref name="مولد تلقائيا3" /> فهي القوة المسؤولة عن [[اضمحلال نشاط إشعاعي|اضمحلال]] عدد من [[نوية (ذرة)|النيوكليونات]] إلى [[لبتون (فيزياء)|لبتونات]] وأشكال أخرى من [[هادرون|الهادرونات]].<ref name="مولد تلقائيا1" /><ref name=":0" />

=== القوى الضعيفة ===
{{مفصلة|قوى نووية ضعيفة}}
تنشأ القوى الضعيفة من تبادل [[بوزونات دبليو وزد|البوزونين الثقيلين Z وW]]، ويظهر تأثير هذه القوى جليًا في ظاهرة [[اضمحلال بيتا]] وهو انحلال [[نيوترون|النيوترونات]] في نواة الذرة وما ينتج عنه من [[إشعاع نووي]]. حقل تأثير هذه القوة أقل بما يقارب 10<sup>13</sup> مرة من القوى القوية، ولكنها تبقى مع ذلك أقوى من قوى الجاذبية في المسافات القصيرة.

== القوى غير الأساسية ==

=== القوة العمودية ===
[[ملف:Incline.svg|تصغير|200x200بك|''F<sub>n</sub>'' تمثل القوة العمودية]]
تنشأ القوة العمودية من قوى التأثر الطاردة والتي تظهر بين الذرات عندما تكون قريبة من بعضها البعض، إذ ينشا ما يسمى بتنافر بأولي (بسبب الطبيعة [[فرميون|الفيرميونية]] [[إلكترون|للإلكترونات]]) والذي يؤدي إلى تكوين قوة يكون اتجاهها عموديًا على السطح المشترك بين الجسمين.<ref name="مولد تلقائيا3" /> القوة العمودية هي المسؤولة على سبيل المثال عن سلامة بنية الطاولات أو الأبنية ذات الطوابق، إلى جانب كونها القوة التي تستجب لأي قوة خارجية تطبق على جسم صلب، وتعد قوة الصدمة التي تنتج من تصادم جسم متحرك مع جسم ثابت من أجلى أمثلة القوى العمودية.<ref name="مولد تلقائيا1" /><ref name=":0" />

=== الاحتكاك ===
الاحتكاك هو قوة سطحية تعاكس الحركة النسبية للأجسام، وترتبط قوة الاحتكاك ارتباطًا مباشرًا بالقوة العمودية المسلطة على جسمين صلبين للإبقاء عليهما مفصولين. هناك تصنيفان رئيسيان لقوى الاحتكاك هما: الاحتكاك الساكن والاحتكاك الحركي.

تعاكس قوة الاحتكاك الساكن (<math>F_{\mathrm{sf}}</math>) بالضبط القوى المسلطة على جسم باتجاه مواز لسطح وتصل إلى الحد الذي يسمح به معامل الاحتكاك الساكن (<math>\mu_{\mathrm{sf}}</math>) مضروبًا بالقوة العمودية (<math>F_N</math>). وبعبارة أخرى فإن مقدار قوة الاحتكاك الساكن تخضع لعلاقة اللامساواة التالية:

<math>0 \le F_{\mathrm{sf}} \le \mu_{\mathrm{sf}} F_\mathrm{N}</math>

تكون قوة الاحتكاك الحركي () مستقلة عن القوى المسلطة وعن حركة الجسم؛ لذا فإن مقدار القوة هو:

<math>F_{\mathrm{kf}}=\mu_{\mathrm{kf}}F_N</math>

يمثل <math>\mu_{\mathrm{kf}}</math> معامل الاحتكاك الحركي، وفي معظم الأحيان يكون معامل الاحتكاك الحركي للأسطح أقل من معامل الاحتكاك الساكن.

=== الشد ===
يمكن وصف الشد بأنّه قوة السحب التي تنتقل محوريًا بواسطة الحبال أو الأسلاك أو السلاسل أو ما شابهها.

=== المرونة ===
{{مفصلة|مرونة|قانون هوك}}
[[ملف:Mass-spring-system.png|تصغير|<math>F_k</math> هي القوة التي تستجيب للحمل المربوط بالنابض.]]
تعمل قوة المرونة على إرجاع النابض إلى طوله الطبيعي، ويكون النابض مثاليًا عندما يكون عديم الوزن والاحتكاك وغير قابل للقطع وقابل للتمدد إلى ما لا نهاية. يؤدي ضغط هذه النوابض إلى توليد قوة يمكنها دفع الأجسام، ويؤدي سحب النوابض إلى توليد قوة يمكنها جرّ الأجسام، وتتناسب هذه القوة مع مقدار الإزاحة عن موقع توازن النابض. وصف [[روبرت هوك]] هذه العلاقة سنة 1676 فيما يعرف الآن [[قانون هوك|بقانون هوك]].

إن كانت (<math>\Delta x</math>) تمثل مقدار الإزاحة عن موقع التوازن فإن مقدار القوة المتولدة في النابض المثالي ستكون:

<math>\vec{F}=-k \Delta \vec{x}</math>

يمثل <math>k</math> ثابت النابض (أو ثابت القوة) وهو قيمة خاصة بالنابض. تشير إشارة السالب إلى إمكانية تسليط القوة باتجاه معاكس للحمل المسلط.

== وحدات القياس ==
تقاس القوة في [[نظام الوحدات الدولي]] بوحدة [[نيوتن (وحدة)|النيوتن]] (يرمز لها N)، وتعرّف بأنها القوة اللازمة لتعجيل كيلوغرام واحد من الكتلة بمقدار متر واحد لكل ثانية مربعة، أو <math>kg.m.s^{-2}</math>.<ref name="metric_units">{{استشهاد بكتاب|الأول=Cornelius|الأخير=Wandmacher|مؤلف2-الأول=Arnold|مؤلف2-الأخير=Johnson|عنوان=Metric Units in Engineering|صفحة=[https://archive.org/details/metricunitsineng0000wand/page/15 15]|سنة=1995|ناشر=ASCE Publications|isbn=978-0-7844-0070-8|مسار=https://archive.org/details/metricunitsineng0000wand/page/15| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200804001803/https://archive.org/details/metricunitsineng0000wand/page/15 | تاريخ أرشيف = 4 أغسطس 2020 }}</ref> تقابل هذه الوحدة في [[نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية]] الوحدة [[داين|dyne]]، وتعرف بأنها القوة اللازمة لتعجيل غرام واحد من الكتلة بمقدار سنتيمتر واحد لكل ثانية مربعة، أو <math>g.cm.s^{-2}</math>، ووفقًا لهذا فإن النيوتن يعادل 100,000 داين.

في نظام قدم-رطل-ثانية [[وحدات إنجليزية|الإنكليزي]] فإنّ وحدات القوة هي رطل-قوة (lbf) وتعرّف بأنها مقدار القوة المبذولة من قبل الجاذبية على [[رطل|رطل-كتلة]] في مجال [[جاذبية معيارية|الجاذبية الأرضية المعياري]] <math>9.80665 m.s^{-2}</math>.<ref name="metric_units" /> يقدم نظام الوحدات هذا وحدة بديلة للكتلة وهي السلك slug وتعرّف بأنها الكتلة التي يمكن تعجيلها بمقدار قدم واحد لكل ثانية مربعة عند تعرّضها لرطل-قوة.<ref name="metric_units" />

وهناك أيضًا وحدة بديل للقوة في نظام قدم-رطل-ثانية آخر وهو نظام fps المطلق، وهذه الوحدة هي [[باوندال|الباوندال]]، وتعرّف بأنّها مقدار القوة اللازمة لتعجيل رطل واحد من الكتلة بمقدار قدم واحد في الثانية المربعة.<ref name="metric_units" /> وضعت وحدتا السلك والباوندال للتخلص من ثابت التناسب في [[قوانين نيوتن للحركة#قانون نيوتن الثاني|قانون نيوتن الثاني]].

هناك وحدة في النظام المتري تقابل وحدة رطل قوة وهي [[كيلو غرام ثقلي|كيلوغرام ثقلي]] (kgf) (تسمى أيضًا الكيلوبوند kilopond) ولكنها لا تستخدم بكثرة، وتعرّف بأنها القوة المبذولة من قبل الجاذبية الأرضية القياسية على كيلوغرام من الكتلة.<ref name="metric_units" /> تمتلك وحدة السلك كذلك نظيرًا في النظام المتري وتسمى وحدة mug أو hyl ولكنّها نادرة الاستخدام وهي الكتلة التي تُعجَّل بمقدار 1 متر لكل ثانية مربعة عند تعرّضها لقوة مقدارها 1 kgf.

على الرغم من أن وحدة كيلوغرام-قوة kgf ليست جزءًا من نظام الوحدات العالمي في الوقت الحاضر، إلا أنّها لا تزال تستخدم في بعض الأحيان للتعبير عن وزن الطائرات وقوة دفع الطائرات النفاثة وعزم دوران المحركات وفي ضبط مفاتيح عزم الدوران وغيرها.

وهناك بعض الوحدات غير المعروفة للقوة مثل السثين sthène والتي تعادل 1000 N، ووحدة [[كيب (وحدة)|الكيب]] kip والتي تعادل 1000&nbsp;lbf.
{| class="wikitable"
|+
!
![[نيوتن (وحدة)|نيوتن]]
(نظام الوحدات العالمي)
![[داين]]
![[كيلو غرام ثقلي|كيلوغرام ثقلي]]
!رطل-قوة
![[باوندال]]
|-
!1 N
|≡ 1&nbsp;kg⋅m/s<sup>2</sup>
|= 10<sup>5</sup> dyn
|≈ 0.10197 kp
|≈ 0.22481&nbsp;lbf
|≈ 7.2330 pdl
|-
!1 dyn
|= 10<sup>−5</sup> N
|≡ 1 g⋅cm/s<sup>2</sup>
|≈ 1.0197 × 10<sup>−6</sup> kp
|≈ 2.2481 × 10<sup>−6</sup> lbf
|≈ 7.2330 × 10<sup>−5</sup> pdl
|-
!1 kp
|= 9.80665 N
|= 980665 dyn
|≡ ''g''<sub>n</sub> ⋅ (1&nbsp;kg)
|≈ 2.2046&nbsp;lbf
|≈ 70.932 pdl
|-
!1&nbsp;lbf
|≈ 4.448222 N
|≈ 444822 dyn
|≈ 0.45359 kp
|≡ ''g''<sub>n</sub> ⋅ (1&nbsp;lb)
|≈ 32.174 pdl
|-
!1 pdl
|≈ 0.138255 N
|≈ 13825 dyn
|≈ 0.014098 kp
|≈ 0.031081&nbsp;lbf
|≡ 1&nbsp;lb⋅ft/s<sup>2</sup>
|-
! colspan="6" |استخدمت قيمة [[جاذبية معيارية|الجاذبية المعيارية g<sub>n</sub>]] وفقًا للتعريف الرسمي للكيلوغرام الثقلي في جميع وحدات الجاذبية الأرضية
|}

== قياس القوة ==
انظر [[مقياس القوة]].

== مراجع ==
{{مراجع}}

== انظر أيضًا ==
* [[قدرة (توضيح)|قدرة]]
* [[نيوتن (وحدة)]]
* [[مقياس القوة]]
* [[متطابقات هامة]]

== روابط خارجية ==
* [https://web.archive.org/web/20080411233349/http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-01Physics-IFall1999/VideoLectures/detail/Video-Segment-Index-for-L-6.htm محاضرة فيديوية حول قوانين نيوتن الثلاثة] يلقيها [[والتر لوين]] ضمن مبادرة MIT OpenCourseWare.
* [http://phy.hk/wiki/englishhtm/Vector.htm برنامج بلغة Java لمحاكاة عملية جمع متجهات القوة]
* [https://web.archive.org/web/20160603145536/https://www.youtube.com/watch?v=DkWKvMtdLYU مقطع فيديو يوضح تأثير القوة على الأجسام بتغيير شكلها أو تغيير مسار حركتها]
{{روابط شقيقة}}
{{القوى الأساسية}}
{{معرفات مركب كيميائي}}
{{ضبط استنادي}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|علوم|هندسة ميكانيكية}}

[[تصنيف:قوى|*]]
[[تصنيف:طب غوص وعلم وظائف الأعضاء للغوص وفيزياء الغوص]]
[[تصنيف:فلسفة طبيعية]]
[[تصنيف:كميات فيزيائية]]
[[تصنيف:معدلات زمانية]]
[[تصنيف:ميكانيكا كلاسيكية]]
[[تصنيف:وحدات القوة]]