حاسبة مقدار الدفع

يشير مفهوم الدفع في الفيزياء إلى تغير زخم جسم ما عندما يتعرض لقوة خلال فترة زمنية. وهو كمية متجهة، تمثل حاصل ضرب القوة المؤثرة على الجسم ومدة تأثيرها. يُعد الدفع مهمًا بشكل خاص في حالات الاصطدام والانفجار، حيث يساعد في فهم انتقال الزخم بين الأجسام.

الخلفية التاريخية

ينبع مفهوم الدفع من قانون نيوتن الثاني للحركة، الذي ينص على أن تغير زخم جسم ما يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة ويحدث في اتجاه القوة. وقد تم تطوير الصياغة الرياضية الحديثة للدفع كجزء من الإطار الأوسع للميكانيكا الكلاسيكية في القرن الثامن عشر، مما حسّن فهمنا للحركة والقوة.

صيغة الحساب

يتم حساب مقدار الدفع (J) باستخدام الصيغة:

\[ J = \sqrt{Fx^2 + Fy^2} \cdot dt \]

حيث:

• J هو مقدار الدفع (N-s)،
• Fx هو مركبة القوة في الاتجاه x (N)،
• Fy هو مركبة القوة في الاتجاه y (N)،
• dt هو التغير في الزمن (s).

مثال على الحساب

على سبيل المثال، إذا كانت القوة لها مركبة في الاتجاه x مقدارها 20 نيوتن، ومركبة في الاتجاه y مقدارها 30 نيوتن، وتم تطبيقها لمدة 5 ثوانٍ، فإن مقدار الدفع يُحسب كما يلي:

\[ J = \sqrt{20^2 + 30^2} \cdot 5 \approx 224.5 \text{ N-s} \]

أهمية الدفع وحالات الاستخدام

يُعد الدفع ضروريًا لتحليل الحالات التي تُطبق فيها القوى على مر الزمن، مثل الرياضات (مثل ضرب كرة البيسبول)، وسلامة السيارات (مثل الوسائد الهوائية أثناء الاصطدامات)، ودفع الصواريخ. فهو يسمح بالتنبؤ بنتيجة التفاعلات القوية من حيث سرعة وتغير الزخم.

الأسئلة الشائعة

1. كيف يرتبط الدفع بالزخم؟

   • الدفع يساوي تغير زخم الجسم. إنه الآلية التي تعمل من خلالها القوى على تغيير السرعات بمرور الوقت.

2. لماذا نستخدم مقدار الدفع؟

   • يُبسط مقدار الدفع الحساب والفهم المفاهيمي عند التعامل مع القوى التي لها مركبات في اتجاهات متعددة.

3. هل يمكن أن يكون الدفع سالبًا؟

   • نعم، يعتمد اتجاه الدفع على اتجاه القوة المُطبقة. يشير الدفع السالب إلى نقص في الزخم في الاتجاه المعاكس للقوة.

إن فهم الدفع ومقداره أمر بالغ الأهمية للتنبؤ بتحليل السلوك الديناميكي للأجسام في سياقات فيزيائية مختلفة، من الأنظمة الميكانيكية البسيطة إلى الظواهر المعقدة في العالم الحقيقي.