ما هي القوة العمودية (الناظمية)؟
القوة العمودية هي قوة الدعم التي يبذلها السطح في اتجاه عمودي على الجسم الموضوع عليه. إنها القوة التي تمنع الجسم من السقوط عبر الأرض أو الانغماس فيها. على السطح الأفقي تتوازن القوة العمودية مع الوزن الكامل للجسم، أما على السطح المائل فلا يحتاج السطح إلى دعم سوى مركبة الوزن العمودية عليه، ولهذا تكون القوة العمودية أصغر.
كيفية استخدام هذه الحاسبة
أدخل كتلة الجسم بالكيلوغرام، وتسارع الجاذبية (9.81 م/ث² على سطح الأرض)، وزاوية الميل بالدرجات مقيسةً من المستوى الأفقي. وإذا كان السطح مستويًا، فاترك الزاوية عند القيمة 0. تعرض الحاسبة القوة العمودية بوحدة النيوتن إلى جانب وزن الجسم للمقارنة.
شرح القانون
تُعطى القوة العمودية على السطح المائل بالعلاقة $$N = m \cdot g \cdot \cos\!\left(\theta\right)$$، حيث \(m\) هي الكتلة، و\(g\) تسارع الجاذبية، و\(\theta\) زاوية الميل. أما وزن الجسم فهو \(m \cdot g\) ويؤثر عموديًا نحو الأسفل. وعند تحليل هذا الوزن إلى مركبتين، إحداهما موازية للسطح المائل والأخرى عمودية عليه، تكون المركبة العمودية مساوية لـ \(m \cdot g \cdot \cos(\theta)\) — وهي ما يجب على السطح أن يدفعه عكسيًا. وعندما تكون \(\theta = 0\) فإن \(\cos(0) = 1\)، ويختزل القانون إلى \(N = m \cdot g\).
مثال محلول
صندوق كتلته 10 كغ موضوع على منحدر بزاوية ميل 30° مع \(g = 9.81\) م/ث². يكون الوزن مساويًا لـ $$10 \times 9.81 = 98.1 \text{ نيوتن}$$ أما القوة العمودية فهي $$98.1 \times \cos(30°) = 98.1 \times 0.8660 \approx 84.96 \text{ نيوتن}$$ وبما أن السطح مائل، فإن القوة العمودية أقل من الوزن الكامل البالغ 98.1 نيوتن.
الأسئلة الشائعة
هل تساوي القوة العمودية الوزن دائمًا؟ فقط على سطح أفقي ودون وجود قوى رأسية إضافية. أما على السطح المائل فتقل بمقدار \(\cos(\theta)\).
ما وحدة قياس النتيجة؟ النيوتن (N)، وهي وحدة القوة في النظام الدولي للوحدات.
أي زاوية أستخدم لأرضية مستوية؟ استخدم 0 درجة، وعندها تكون \(N = m \cdot g\).
