الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

تطبيقات الرياضيات (الميكانيكا) · الصف الثالث الثانوي

محصلة القوى المتوازية المستوية

إيجاد محصلة قوتين متوازيتين في اتجاه واحد أو في اتجاهين متضادين ونقطة تأثيرها، وتعيين قوة مجهولة من القوة الأخرى والمحصلة، ومحصلة عدة قوى متوازية مستوية بمجموع العزوم.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • تحدد مقدار واتجاه ونقطة تأثير محصلة قوتين متوازيتين في اتجاه واحد أو في اتجاهين متضادين.
  • تعيّن إحدى قوتين متوازيتين إذا علمت الأخرى والمحصلة.
  • تحسب مجموع عزوم قوى متوازية مستوية حول نقطة وتربطه بعزم المحصلة.
  • تحدد محصلة عدة قوى متوازية مستوية ونقطة تأثيرها.

شرح الدرس

محصلة قوتين متوازيتين في الاتجاه نفسه

لتكن F⃗1\vec{F}_1 وF⃗2\vec{F}_2 قوتين متوازيتين في الاتجاه نفسه تؤثران في النقطتين AA وBB من جسم متماسك. المحصلة R⃗=F⃗1+F⃗2\vec{R} = \vec{F}_1 + \vec{F}_2 في اتجاه القوتين، ومعيارها يساوي مجموع معياريهما، وتؤثر في نقطة CC تقع على القطعة AB‾\overline{AB} من الداخل وتقسمها بنسبة عكسية لمعياري القوتين:

F1×AC=F2×BCF_1 \times AC = F_2 \times BC

فالمحصلة أقرب إلى القوة الأكبر. وإذا تساوت القوتان وقعت CC في منتصف AB‾\overline{AB}.

محصلة قوتين متوازيتين في اتجاهين متضادين

إذا كانت القوتان غير متساويتين ومتضادتين (F1>F2F_1 > F_2) فإن المحصلة تعمل في اتجاه القوة الأكبر، ومعيارها F1−F2F_1 - F_2، وتؤثر في نقطة CC تقع على AB↔\overleftrightarrow{AB} من الخارج وفي جهة القوة الأكبر، وتحقق:

F1×CA=F2×CBF_1 \times CA = F_2 \times CB

أما إذا تساوى المعياران في اتجاهين متضادين فلا محصلة لهما، وسيُسمى هذا النظام ازدواجًا في الوحدة التالية.

محصلة قوتين متوازيتين في الاتجاه نفسه وفي اتجاهين متضادين مع موضع نقطة تأثير المحصلة

لماذا هذه العلاقة صحيحة؟

نستخدم مجموع العزوم: عزم المحصلة بالنسبة لأي نقطة يساوي مجموع عزمي القوتين بالنسبة للنقطة نفسها. وبأخذ النقطة CC نفسها يكون عزم المحصلة حولها صفرًا لأن خط عملها يمر بها، فيجب أن يكون مجموع عزمي F⃗1\vec{F}_1 وF⃗2\vec{F}_2 حولها صفرًا أيضًا؛ أي أن عزميهما متساويان في المقدار ومتضادان في الاتجاه، وهذا يعطي F1×AC=F2×BCF_1 \times AC = F_2 \times BC. وفي الحالتين (قوتان متفقتان تقع CC بينهما، أو متضادتان تقع CC خارجهما) تتضاد جهتا الدوران حول CC فيصح الاستنتاج نفسه.

عدة قوى متوازية مستوية

نختار اتجاهًا موجبًا للقوى ونجمع جبريًا للحصول على المحصلة R=∑FR = \sum F. ولإيجاد خط عملها نفرض أنه يبعد xx عن نقطة مرجعية AA ونكتب:

R×x=∑MAR \times x = \sum M_A

أي أن عزم المحصلة حول AA يساوي مجموع عزوم القوى حولها. وإذا كان R=0R = 0 ومجموع العزوم لا يساوي صفرًا فالمجموعة تكافئ ازدواجًا.

إيجاد نقطة التأثير بالإحداثيات

إذا كانت القوتان المتوازيتان في اتجاه واحد معيارهما F1F_1 وF2F_2 وتؤثران في نقطتين متجها موضعيهما A⃗\vec{A} وB⃗\vec{B} فإن نقطة تأثير المحصلة:

C⃗=F1A⃗+F2B⃗F1+F2\vec{C} = \frac{F_1\vec{A} + F_2\vec{B}}{F_1 + F_2}

تعريفات

  • القوى المتوازية المستوية: قوى خطوط عملها متوازية وتقع في مستوى واحد.
  • المحصلة: قوة واحدة تحدث الأثر نفسه الذي تحدثه القوى المعطاة.
  • نقطة تأثير المحصلة: نقطة تقاطع خط عمل المحصلة مع القطعة الواصلة بين القوتين.

أمثلة وتطبيقات

مثال 1: قوتان متوازيتان في الاتجاه نفسه، 1212 و1818 نيوتن، تؤثران في AA وBB حيث AB=50AB = 50 سم. أوجد مقدار محصلتهما وموضع تأثيرها.

الحل: R=12+18=30R = 12 + 18 = 30 نيوتن. من 12×AC=18×BC12 \times AC = 18 \times BC مع AC+BC=50AC + BC = 50: 12 AC=18(50−AC)12\,AC = 18(50 - AC)، فـ 30 AC=90030\,AC = 900 وAC=30AC = 30 سم وBC=20BC = 20 سم. المحصلة 3030 نيوتن تؤثر عند نقطة تبعد 3030 سم عن AA.

مثال 2: قوتان متوازيتان متضادتان 2525 نيوتن في AA و1010 نيوتن في BB، والمسافة AB=30AB = 30 سم. أوجد المحصلة.

الحل: R=25−10=15R = 25 - 10 = 15 نيوتن في اتجاه القوة الأكبر. تقع CC خارج AB‾\overline{AB} من جهة AA، وبفرض CA=xCA = x يكون CB=x+30CB = x + 30: 25x=10(x+30)25x = 10(x + 30) فـ 15x=30015x = 300 وx=20x = 20 سم. المحصلة 1515 نيوتن تؤثر عند نقطة تبعد 2020 سم عن AA في الجهة المضادة لـ BB.

مثال 3 (قوة مجهولة): قوتان متوازيتان إحداهما 2020 نيوتن تؤثر في AA، ومحصلتهما 3030 نيوتن، والبعد بين خطي عمليهما 1515 سم. أوجد القوة الثانية وموضعها إذا كانتا: (أ) في اتجاه واحد، (ب) متضادتين.

الحل: (أ) القوة الثانية 30−20=1030 - 20 = 10 نيوتن، وتحقق 20×AC=10×BC20 \times AC = 10 \times BC وAC+BC=15AC + BC = 15 فتكون AC=5AC = 5 سم والمحصلة عند 55 سم من AA. (ب) في اتجاهين متضادين يجب أن تكون المحصلة في اتجاه القوة الكبرى فتكون الثانية أكبر: F2−20=30F_2 - 20 = 30 فـ F2=50F_2 = 50 نيوتن، وتقع CC خارج AB‾\overline{AB} من جهة BB: 20×CA=50×CB20 \times CA = 50 \times CB وCA=CB+15CA = CB + 15، فـ 20 CB+300=50 CB20\,CB + 300 = 50\,CB وCB=10CB = 10 سم.

مثال 4 (عدة قوى): على قضيب أفقي تؤثر قوى رأسية: 44 نيوتن لأعلى في AA، و66 نيوتن لأعلى في BB على بعد 33 م منها، و22 نيوتن لأسفل في CC على بعد 55 م من AA. أوجد المحصلة.

الحل: R=4+6−2=8R = 4 + 6 - 2 = 8 نيوتن لأعلى. مجموع العزوم حول AA (عزم قوة لأعلى على يمين AA موجب، وعزم قوة لأسفل سالب): 6×3−2×5=86 \times 3 - 2 \times 5 = 8، فيكون 8x=88x = 8 وx=1x = 1 م. المحصلة 88 نيوتن لأعلى على بعد متر واحد من AA.

مثال 5: قوتان متوازيتان في اتجاه واحد، 22 نيوتن تؤثر في A(1,3)A(1, 3) و66 نيوتن تؤثر في B(5,7)B(5, 7). أوجد محصلتهما ونقطة تأثيرها.

الحل: R=8R = 8 نيوتن، وC⃗=2(1,3)+6(5,7)8=(32,48)8=(4,6)\vec{C} = \dfrac{2(1, 3) + 6(5, 7)}{8} = \dfrac{(32, 48)}{8} = (4, 6). فالمحصلة تؤثر في C(4,6)C(4, 6).

ملاحظات مهمة

  • إذا اتفقت القوتان في الاتجاه فنقطة تأثير المحصلة بينهما، وإذا تضادتا فهي خارجهما وأقرب إلى القوة الأكبر.
  • إذا تحركت إحدى القوتين F2F_2 مسافة ss موازيةً لنفسها في اتجاه AB→\overrightarrow{AB} فإن نقطة تأثير المحصلة تتحرك في الاتجاه نفسه مسافة F2F1+F2 s\dfrac{F_2}{F_1 + F_2}\,s.
  • عند جمع القوى المتوازية اجعل الإشارة موجبة لاتجاه واحد (مثلًا لأعلى) وسالبة للاتجاه المضاد.
  • في مسائل العزوم اختر نقطة تمر بها قوة مجهولة لتحذف عزمها.

المفاهيم الأساسية

  • قوتان متوازيتان في اتجاه واحد: R=F1+F2R = F_1 + F_2 وF1×AC=F2×BCF_1\times AC = F_2\times BC (من الداخل).
  • قوتان متوازيتان متضادتان: R=∣F1−F2∣R = |F_1 - F_2| في اتجاه الأكبر وF1×CA=F2×CBF_1\times CA = F_2\times CB (من الخارج).
  • عدة قوى متوازية: R=∑FR = \sum F وR×x=∑MAR\times x = \sum M_A.
  • إذا كان R=0R = 0 ومجموع العزوم لا يساوي صفرًا فالمجموعة ازدواج.

ملخص الدرس

يمكن استبدال قوتين متوازيتين بمحصلة واحدة تساوي مجموعهما جبريًا، وتحدد نقطة تأثيرها بمساواة عزم المحصلة بمجموع عزمي القوتين. تقع المحصلة بين القوتين وبنسبة عكسية لمعياريهما إذا اتفقتا في الاتجاه، وتقع خارجهما من جهة الأكبر إذا تضادتا. ويمتد المبدأ إلى أي عدد من القوى المتوازية المستوية.

أسئلة للتدريب

  1. قوتان متوازيتان في اتجاه واحد 77 و1313 نيوتن، والمسافة بينهما 4040 سم. أوجد المحصلة وبُعدها عن القوة الصغرى.
  2. قوتان متوازيتان متضادتان 99 و55 نيوتن والبعد بين خطي عمليهما 1212 سم. أوجد مقدار المحصلة وبعدها عن القوة الصغرى.
  3. متى تقع نقطة تأثير محصلة قوتين متوازيتين في منتصف القطعة الواصلة بينهما؟
  4. أثرت القوى 33 و55 و22 نيوتن رأسيًا لأعلى في ثلاث نقاط متتالية على قضيب تبعد كل منها 11 م عن التالية. أوجد نقطة تأثير المحصلة.
حلّ أسئلة هذا الدرساختبر فهمك بأسئلة اختيار من متعدد وأسئلة مقالية مع نموذج إجابة، أو خض اختبارًا تفاعليًا سريعًا
أبلغ عن خطأ في هذا الدرس