F = ma هو أساس الديناميكيات. 1 نيوتن يسرّع 1 كجم بمقدار 1 م/ث². كل قوة تشعر بها هي كتلة تقاوم التسارع.

• 1 نيوتن = 1 كجم·م/ث²
• قوة مضاعفة ← تسارع مضاعف
• القوة متجه (لها اتجاه)
• القوة المحصلة تحدد الحركة

الوزن هو قوة الجاذبية: W = mg. كتلتك ثابتة، لكن الوزن يتغير مع الجاذبية. على القمر، وزنك 1/6 وزنك على الأرض.

• الكتلة (كجم) ≠ الوزن (نيوتن)
• الوزن = الكتلة × الجاذبية
• 1 كجم-قوة = 9.81 نيوتن على الأرض
• انعدام الوزن في المدار = لا يزال لديك كتلة

قوى التلامس تلمس الأجسام (الاحتكاك، الشد). القوى غير التلامسية تعمل عن بعد (الجاذبية، المغناطيسية، الكهربائية).

• الشد يسحب على طول الحبال/الكابلات
• الاحتكاك يعارض الحركة
• القوة العمودية متعامدة على الأسطح
• الجاذبية دائماً جاذبة، وليست تنافرية أبداً

النيوتن (N) هو الوحدة الأساسية في النظام الدولي. يُعرّف من الثوابت الأساسية: كجم، م، ث. يُستخدم في جميع الأعمال العلمية.

• 1 نيوتن = 1 كجم·م/ث² (بالضبط)
• كيلونيوتن، ميجانيوتن للقوى الكبيرة
• ميلينيوتن، ميكرونيوتن للأعمال الدقيقة
• عالمي في الهندسة/الفيزياء

وحدات القوة القائمة على جاذبية الأرض. 1 كجم-قوة = القوة اللازمة لحمل 1 كجم ضد الجاذبية. بديهية ولكنها تعتمد على الموقع.

• كجم-قوة = كيلوجرام-قوة = 9.81 نيوتن
• رطل-قوة = 4.45 نيوتن
• طن-قوة (متري/قصير/طويل)
• تختلف الجاذبية بنسبة ±0.5% على الأرض

الداين (CGS) للقوى الصغيرة: 1 داين = 10⁻⁵ نيوتن. الباوندال (الإمبراطوري المطلق) نادر الاستخدام. القوى الذرية/بلانك للمقاييس الكمومية.

• 1 داين = 1 جم·سم/ث²
• باوندال = 1 رطل·قدم/ث² (مطلق)
• الوحدة الذرية ≈ 8.2×10⁻⁸ نيوتن
• قوة بلانك ≈ 1.2×10⁴⁴ نيوتن

الأول: الأجسام تقاوم التغيير (القصور الذاتي). الثاني: F=ma يحدد كميتها. الثالث: لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه.

• القانون الأول: لا توجد قوة محصلة ← لا يوجد تسارع
• القانون الثاني: F = ma (يعرّف النيوتن)
• القانون الثالث: أزواج الفعل ورد الفعل
• القوانين تتنبأ بكل الحركة الكلاسيكية

تُجمع القوى كمتجهات، وليس كمجموع بسيط. قوتان بقيمة 10 نيوتن بزاوية 90 درجة تنتجان 14.1 نيوتن (√200)، وليس 20 نيوتن.

• المقدار + الاتجاه مطلوبان
• استخدم نظرية فيثاغورس للتعامد
• القوى المتوازية تُجمع/تُطرح مباشرة
• الاتزان: القوة المحصلة = 0

أربع قوى أساسية تحكم الكون: الجاذبية، الكهرومغناطيسية، النووية القوية، النووية الضعيفة. كل شيء آخر هو مزيج منها.

• الجاذبية: الأضعف، نطاق لا نهائي
• الكهرومغناطيسية: الشحنات، الكيمياء
• القوية: تربط الكواركات في البروتونات
• الضعيفة: الاضمحلال الإشعاعي

تتحمل المباني قوى هائلة: الرياح، الزلازل، الأحمال. الأعمدة والعوارض مصممة لقوى تتراوح من كيلونيوتن إلى ميجانيوتن.

• كابلات الجسور: شد 100+ ميجانيوتن
• أعمدة المباني: ضغط 1-10 ميجانيوتن
• الرياح على ناطحة سحاب: 50+ ميجانيوتن جانبية
• عامل الأمان عادة 2-3×

يُقاس دفع الصواريخ بالميجانيوتن. محركات الطائرات تنتج كيلونيوتن. كل نيوتن مهم عند الهروب من الجاذبية.

• Saturn V: دفع 35 ميجانيوتن
• محرك Boeing 747: 280 كيلونيوتن لكل محرك
• Falcon 9: 7.6 ميجانيوتن عند الإقلاع
• إعادة تعزيز محطة الفضاء الدولية ISS: 0.3 كيلونيوتن (مستمر)

مفاتيح العزم، الهيدروليكا، والمثبتات كلها تُصنف بالقوة. أمر حاسم للسلامة والأداء.

• صواميل عجلات السيارة: عزم 100-140 نيوتن·متر
• المكبس الهيدروليكي: سعة 10+ ميجانيوتن
• شد البراغي: نطاق الكيلونيوتن هو المعتاد
• ثوابت النوابض بالنيوتن/متر أو كيلونيوتن/متر

اقسم على 10 للتقدير: 100 نيوتن ≈ 10 كجم-قوة (بالضبط: 10.2)

• 1 كجم-قوة = 9.81 نيوتن (بالضبط)
• 10 كجم-قوة ≈ 100 نيوتن
• 100 كجم-قوة ≈ 1 كيلونيوتن
• سريع: نيوتن ÷ 10 ← كجم-قوة

1 رطل-قوة ≈ 4.5 نيوتن. اقسم النيوتن على 4.5 للحصول على رطل-قوة.

• 1 رطل-قوة = 4.448 نيوتن (بالضبط)
• 100 نيوتن ≈ 22.5 رطل-قوة
• 1 كيلونيوتن ≈ 225 رطل-قوة
• ذهنياً: نيوتن ÷ 4.5 ← رطل-قوة

1 نيوتن = 100,000 داين. فقط حرك الفاصلة العشرية 5 أماكن.

• 1 داين = 10⁻⁵ نيوتن
• 1 نيوتن = 10⁵ داين
• من CGS إلى SI: ×10⁻⁵
• نادر الاستخدام اليوم

دفع صاروخ Saturn V: 35 ميجانيوتن. حوّل إلى رطل-قوة.

35 ميجانيوتن = 35,000,000 نيوتن. 1 نيوتن = 0.22481 رطل-قوة. 35 مليون × 0.22481 = 7.87 مليون رطل-قوة

شخص بكتلة 70 كجم. ما هو وزنه على الأرض مقابل المريخ (g = 3.71 م/ث²)?

الأرض: 70 × 9.81 = 686 نيوتن. المريخ: 70 × 3.71 = 260 نيوتن. الكتلة نفسها، الوزن 38%.

كابل جسر يدعم 500 طن. ما هو الشد بالميجانيوتن؟

500 طن متري = 500,000 كجم. F = mg = 500,000 × 9.81 = 4.9 ميجانيوتن

عضلة الفك الماضغة تبذل قوة عض تبلغ 400 نيوتن (900 رطل-قوة). التمساح: 17 كيلونيوتن. الميجالودون المنقرض: 180 كيلونيوتن—كافية لسحق سيارة.

يقفز البرغوث بقوة 0.0002 نيوتن ولكنه يتسارع بمقدار 100g. أرجله عبارة عن نوابض تخزن الطاقة، وتطلقها أسرع مما يمكن للعضلات أن تتقلص.

بالقرب من ثقب أسود، قوة المد والجزر تمددك: تشعر قدماك بقوة أكبر بمقدار 10⁹ نيوتن من رأسك. تسمى 'السباغتية'. ستتمزق ذرة بذرة.

جاذبية القمر تخلق مدًا وجزرًا بقوة 10¹⁶ نيوتن على محيطات الأرض. تسحب الأرض القمر بقوة 2×10²⁰ نيوتن—لكن القمر لا يزال يبتعد بمقدار 3.8 سم/سنة.

ينقطع حرير العنكبوت عند إجهاد يبلغ ~1 جيجا باسكال. خيط بمقطع عرضي 1 مم² سيحمل 100 كجم (980 نيوتن)—أقوى من الفولاذ بالوزن.

يشعر مجهر القوة الذرية (AFM) بقوى تصل إلى 0.1 نانونيوتن (10⁻¹⁰ نيوتن). يمكنه اكتشاف نتوءات ذرة واحدة. مثل الشعور بحبة رمل من المدار.

نشر نيوتن كتاب المبادئ الرياضية، معرّفًا القوة بـ F = ma وقوانين الحركة الثلاثة.

قام بيير بوجير بقياس قوة الجاذبية على الجبال، ولاحظ اختلافات في مجال الجاذبية الأرضية.

وزن كافنديش الأرض باستخدام ميزان التواء، وقاس قوة الجاذبية بين الكتل.

عرّفت الجمعية البريطانية 'الداين' (وحدة CGS) بأنها 1 جم·سم/ث². لاحقًا، تم اعتماد النيوتن للنظام الدولي.

عرّف المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) النيوتن بأنه كجم·م/ث² لنظام SI. ليحل محل الكجم-قوة والوحدات التقنية القديمة.

تم اعتماد نظام SI رسميًا على مستوى العالم. أصبح النيوتن وحدة القوة العالمية للعلوم والهندسة.

اختراع مجهر القوة الذرية، الذي يكشف عن قوى البيكونيوتن. أحدث ثورة في تكنولوجيا النانو.

إعادة تعريف نظام SI: أصبح النيوتن الآن مشتقًا من ثابت بلانك. دقيق بشكل أساسي، لا يوجد أي أداة مادية.

الكتلة (كجم) هي كمية المادة؛ الوزن (نيوتن) هو قوة الجاذبية على تلك الكتلة. الكتلة تظل ثابتة؛ الوزن يتغير مع الجاذبية. وزنك على القمر 1/6 وزنك على الأرض ولكن لديك نفس الكتلة.

النيوتن مطلق—لا يعتمد على الجاذبية. كجم-قوة/رطل-قوة تفترض جاذبية الأرض (9.81 م/ث²). على القمر أو المريخ، ستكون كجم-قوة/رطل-قوة خاطئة. النيوتن يعمل في كل مكان في الكون.

الشخص العادي: دفع 400 نيوتن، سحب 500 نيوتن (لفترة قصيرة). الرياضيون المدربون: 1000+ نيوتن. الرفعة المميتة على المستوى العالمي: ~5000 نيوتن (~500 كجم × 9.81). قوة العض: 400 نيوتن متوسط، 900 نيوتن كحد أقصى.

كيب = 1000 رطل-قوة (كيلو-رطل-قوة). يستخدمه مهندسو الإنشاءات في الولايات المتحدة لأحمال الجسور/المباني لتجنب كتابة أرقام كبيرة. 50 كيب = 50,000 رطل-قوة = 222 كيلونيوتن.

نادرًا. يظهر الداين (وحدة CGS) في الكتب المدرسية القديمة. يستخدم العلم الحديث الميلينيوتن (mN). 1 ميلينيوتن = 100 داين. نظام CGS قديم باستثناء بعض المجالات المتخصصة.

الوزن هو قوة. الصيغة: F = mg. مثال: شخص بكتلة 70 كجم → 70 × 9.81 = 686 نيوتن على الأرض. على القمر: 70 × 1.62 = 113 نيوتن. الكتلة (70 كجم) لا تتغير.