ما هي حاسبة قوة الشد؟
قوة الشد هي القوة الساحبة التي تنتقل عبر الحبل أو الكابل أو الخيط أو السلسلة عندما يُشدّ بإحكام بفعل قوى تؤثر من طرفين متقابلين. تحسب هذه الأداة قوة الشد (بالنيوتن) لكتلة واحدة معلّقة من حبل أو يجري رفعها بواسطته، مع مراعاة أي تسارع رأسي. وهي تطبّق المعادلة النيوتنية العامة \(T = m(g + a)\)، لذا فهي صالحة في أي مكان ولا تتعلق بأي قواعد خاصة ببلد معيّن.
كيفية الاستخدام
أدخل ثلاث قيم: الكتلة التي يجري حملها (بالكيلوغرام)، والتسارع الرأسي للمنظومة (م/ث²، موجب للأعلى وسالب للأسفل)، وتسارع الجاذبية المحلي \(g\) (القيمة الافتراضية 9.81 م/ث² على سطح الأرض). تعرض الحاسبة قوة شد الحبل، وكذلك الوزن الساكن للكتلة لأغراض المقارنة.
شرح المعادلة
وفقاً لقانون نيوتن الثاني، تساوي القوة الصافية المتجهة للأعلى على كتلة معلّقة حاصل ضرب كتلتها في تسارعها: \(T - mg = ma\). وبإعادة ترتيب المعادلة نحصل على $$T = m(g + a)$$ عندما تكون الكتلة ساكنة أو تتحرك بسرعة ثابتة (\(a = 0\))، تساوي قوة الشد الوزن ببساطة، أي \(T = mg\). وإذا تسارعت الكتلة للأعلى تجاوزت قوة الشد الوزن؛ أما إذا تسارعت للأسفل فتكون قوة الشد أقل من الوزن.
مثال محلول
يُرفع صندوق كتلته 10 كغ للأعلى بتسارع 2 م/ث² مع \(g = 9.81\) م/ث². قوة الشد $$= 10 \times (9.81 + 2) = 10 \times 11.81 = 118.1 \text{ نيوتن}$$ أما وزنه الساكن فهو \(10 \times 9.81 = 98.1\) نيوتن، أي أن تسارعه للأعلى يضيف 20 نيوتن إلى قوة الشد.
الأسئلة الشائعة
ماذا لو كانت الكتلة معلّقة وساكنة فقط؟ اجعل التسارع يساوي 0؛ عندها تساوي قوة الشد الوزن، أي \(mg\).
كيف أتعامل مع مصعد ينزل للأسفل؟ استخدم تسارعاً سالباً. فمثلاً \(a = -2\) م/ث² تخفّض قوة الشد إلى ما دون الوزن.
ما قيمة g التي ينبغي أن أستخدمها؟ القيمة المعيارية على سطح الأرض هي 9.81 م/ث². استخدم 1.62 على القمر أو 3.71 على المريخ.
