ما هي معادلة الدفع؟
يقيس الدفع التأثير الكلي لقوة تؤثر خلال فترة زمنية معينة. وتنص مبرهنة الدفع وكمية الحركة على أن الدفع يساوي مقدار التغير في كمية حركة الجسم. والعلاقة الأساسية هي \(J = F \cdot t\)، حيث F هي القوة المؤثرة، وt هي الفترة الزمنية، وJ هو الدفع. وفي النظام الدولي للوحدات (SI) تُقاس القوة بالنيوتن (N)، والزمن بالثانية (s)، والدفع بالنيوتن·ثانية (\(\text{N}\cdot\text{s}\))، وهي مكافئة من حيث الأبعاد لوحدة كيلوغرام·متر في الثانية (\(\text{kg}\cdot\text{m/s}\)).
كيفية استخدام الحاسبة
اختر أولًا الكمية التي تريد إيجادها: الدفع، أو القوة المؤثرة، أو الزمن. ثم أدخل الكميتين المعلومتين واختر وحدتيهما. تقوم الأداة بتحويل كل مدخل إلى وحدات النظام الدولي الأساسية، ثم تطبق الصيغة الصحيحة المشتقة من \(J = F \cdot t\)، وتعرض النتيجة بوحدة النظام الدولي الأساسية الموافقة. يمكنك ترك خيار الأرقام المعنوية على وضع "تلقائي" للحصول على دقة كاملة، أو اختيار عدد ثابت من الأرقام المعنوية لتقريب القيمة المعروضة. كما يُقبل إدخال الأرقام بالصيغة العلمية مثل 3.45e22.
شرح الصيغة
تنبثق من المعادلة \(J = F \cdot t\) ثلاث صيغ مباشرة. لإيجاد الدفع، اضرب القوة في الزمن. ولإيجاد القوة، اقسم الدفع على الزمن (\(F = J / t\))، ويتطلب ذلك أن يكون الزمن غير صفري. ولإيجاد الزمن، اقسم الدفع على القوة (\(t = J / F\))، ويتطلب ذلك أن تكون القوة غير صفرية. وتتحقق الحاسبة من حالتي القسمة كلتيهما، وتُظهر رسالة خطأ واضحة إذا كان المقسوم عليه صفرًا.
مثال محلول
تدفع قوة ثابتة مقدارها 20 نيوتن عربةً لمدة 5 ثوانٍ. عندئذٍ يكون الدفع $$J = F \cdot t = 20 \times 5 = 100 \ \text{N}\cdot\text{s}.$$ وهذا يعادل تغيرًا في كمية حركة العربة مقداره 100 kg·m/s. أما إذا علمت أن دفعًا مقداره \(J = 100 \ \text{N}\cdot\text{s}\) قد أثّر خلال دقيقتين (120 ثانية)، فإن القوة تكون $$F = 100 / 120 = 0.8333 \ \text{نيوتن}.$$
الأسئلة الشائعة
لماذا تتساوى وحدتا N·s وkg·m/s؟ لأن \(1 \ \text{نيوتن} = 1 \ \text{kg}\cdot\text{m/s}^2\)، وعند ضربها في الثانية ينتج kg·m/s. وكلتاهما تعبران عن الدفع وكمية الحركة.
هل يمكنني استخدام الوحدات الإنجليزية (الإمبراطورية)؟ نعم. تدعم القوة وحدات الباوند-قوة، والكيب، والأونصة-قوة، والباوندال؛ ويدعم الدفع وحدتي الباوند-قوة ثانية والباوند قدم في الثانية؛ ويتم تحويلها جميعًا داخليًا إلى وحدات النظام الدولي.
هل تفترض هذه الصيغة أن القوة ثابتة؟ تصح المعادلة \(J = F \cdot t\) تمامًا في حالة القوة الثابتة. أما في حالة القوة المتغيرة، فإن F تمثل متوسط القوة خلال الفترة الزمنية.
