ما هي وحدة قياس نيوتن؟

تُعتبر وحدة قياس نيوتن (التي يُرمز لها بالحرف اللاتيني الكبير N) الوحدة المُعتمَدة لقياس القوة في النظام الدولي للوحدات (SI)، وهو نظام القياس الأكثر استخدامًا في العلوم والهندسة. ويُعرَّف النيوتن تحديدًا بأنه مقدار القوة المطلوبة لإحداث تسارع لجسم ذي كتلة مُحدَّدة (يُرمز لها بالرمز m) تُقاس بالكيلوغرام (Kg)، بمعدل متر واحد في الثانية المربعة (m/s²).

بمعنى آخر، إذا أثَّرت قوة مقدارها نيوتن واحد على جسم كتلته كيلوغرام واحد، فإنها ستُكسبه تسارعًا قدره متر واحد في كل ثانية مربعة. ويُرمز لمقدار تسارع الجسم بالرمز (a). وبناءً على هذا التعريف، يُمكن التعبير عن معادلة حساب القوة بالصيغة الرياضية التالية: القوة (F) تساوي الكتلة (m) مضروبة في التسارع (a)، أي F = m * a.

ومن الجدير بالذكر أن وحدة النيوتن تُعادل 100,000 وحدة قوة دينامية في نظام قياس السنتيمتر جرام في الثانية (CGS)، وهو نظام وحدات آخر يُستخدم في بعض السياقات العلمية. كما يُعادل النيوتن الواحد تقريبًا قوة مقدارها 0.2248 رطل في نظام القدم في الثانية، وهو نظام وحدات آخر يُستخدم بشكل أقل شيوعًا من النظام الدولي.

من هو نيوتن؟

السير إسحاق نيوتن، الذي وُلد في الخامس والعشرين من ديسمبر عام 1642، يُعتبر من أعظم علماء الفيزياء والرياضيات في التاريخ. هذا العالِم الإنجليزي الفذّ، الذي بدأ مسيرته الأكاديمية بدراسة القانون في جامعة كامبريدج المرموقة، سرعان ما وجد شغفه الحقيقي في ميادين العلوم الطبيعية.

فبعد حصوله على درجة البكالوريوس في عام 1665، انطلق نيوتن في رحلة علمية استثنائية، خاض خلالها في أعماق الرياضيات والفيزياء وعلم الفلك، بالإضافة إلى ما يُعرف بعلم البصريات. من بين إسهاماته الجليلة، اكتشافه المذهل لمكونات الضوء الأبيض، وصياغته لقانون الجاذبية العام الذي غيّر فهمنا للكون، كما يُنسب إليه أيضاً اكتشاف حساب التفاضل والتكامل، وهو أداة رياضية أساسية في العلوم والهندسة.

لم يكتفِ نيوتن بهذه الإنجازات، بل قام أيضاً بصياغة “المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية”، وهو عملٌ يُعدّ من أهمّ الكتب في تاريخ العلوم. وإلى جانب براعته النظرية، امتلك نيوتن مهارات عملية فائقة مكّنته من صناعة آلات ميكانيكية دقيقة، مثل الساعات وطواحين الهواء. وقد عاصر نيوتن بدايات ما يُعرف بالثورة العلمية، وهي فترة ازدهرت فيها العلوم وظهور علماء بارزين وضعوا أسس العلم الحديث، من أمثال نيكولاس كوبرنيكوس ويوهانس كيبلر وجاليليو جاليلي.

وقد درس نيوتن بعمق أعمال الفيلسوف اليوناني أرسطو، بالإضافة إلى قراءته لأعمال الفيلسوف الفرنسي رينيه ديكارت، الذي يُعتبر من رواد الفلسفة الميكانيكية. وقد تبنّى هؤلاء الفلاسفة وجهة نظر مفادها أن جميع الظواهر الطبيعية هي نتيجة لقوانين ميكانيكية صارمة.

وقد سعى نيوتن جاهداً لإرساء فلسفة طبيعية أكثر عقلانية وعلمية من تلك التي نادى بها ديكارت، والتي رفضت فكرة وجود جسيمات غير قابلة للتجزئة. ومن الجدير بالذكر أن نيوتن بدأ دراسته للرياضيات من خلال أعمال ديكارت، ثمّ انتقل بعدها لدراسة الهندسة. ومن بين أهمّ نظريات نيوتن، نظريته في الضوء، التي تفترض أن الضوء يتكون من جسيمات متناهية الصغر تنطلق من الأجسام المضيئة بسرعة فائقة على شكل خطوط مستقيمة.

ما هي وحدة قياس نيوتن؟

• F رمز القوة.
• G ترمز لثابت الجاذبية وتقدر بقيمة 9.8 s2/m.
• M1 رمز لكتلة الجسم الأول وتقاس بالكيلوغرام.
• M2 رمز لكتلة الجسم الثاني وتقاس بالكيلوغرام.
• r  رمز للمسافة بين الجسمين وتقاس بالمتر.

وتقاس القوة F بوحدة قياس هي نيوتن ويرمز لها بـ N وهي وحدة قياس دولية للقوة، وسميت بهذا الاسم نسبة للعالم الفيزيائي اسحاق نيوتن، وتحتاج واحد نيوتن من القوة لزيادة تسارع جسم كتلته واحد كيلوغرام مسافة متر واحد في الثانية مربع.

مضاعفات النيوتن

• كيلونيوتن Kelonewton: إن 1 كيلونيوتن يساوي 1000 نيوتن.
• أتونيوتون Attonewton: إن 1 أتونيوتون يساوي 10 -18 نيوتن.
• سنتينيوتن Centinewton: حيث 1 سنتي نيوتن يساوي 0.01 نيوتن.
• ديسينيوتن Decinewton: أيضُا 1 ديسي نيوتن يساوي 0.1 نيوتن.
• ديكانيوتن Dekanewton: إن 1 ديكا نيوتن يساوي 10 نيوتن.

وهكذا لدينا الكثير من مضاعفات النيوتن مثا الأكسانيوتن والهكتونيوتن والجيجانيوتن، والميللينيوتن والنانونيوتن وغيرها.

تُنسب وحدة قياس القوة، المعروفة بالنيوتن، إلى العالم الموسوعي السير إسحاق نيوتن، الذي يُعدّ من أبرز العلماء في تاريخ البشرية، حيث امتدت إسهاماته لتشمل مجالات متنوعة من العلوم، فقد درس نيوتن بعمق علم البصريات، واكتشف العديد من الظواهر المتعلقة بالضوء، كما خاض في علم الفلك ووضع تصورات مهمة حول حركة الأجرام السماوية.

بالإضافة إلى ذلك، يُعتبر نيوتن مخترع حساب التفاضل والتكامل، وهو أداة رياضية قوية أحدثت ثورة في العلوم والهندسة، إلا أن نيوتن اشتهر على نطاق واسع بأعماله الرائدة في دراسة الجاذبية، تلك القوة الخفية التي تُسيطر على حركة الأجسام في الكون، وحركة الكواكب في مداراتها حول الشمس.

وقد بلور نيوتن هذه الدراسات في صياغة مجموعة من أهم القوانين الفيزيائية التي تُعرف بقوانين الحركة، حيث جمع هذه القوانين الهامة وشرحها بالتفصيل في كتابه الشهير “الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية” (Principia Mathematica)، الذي يُعدّ من أهم الكتب في تاريخ العلوم، وفيه وصف نيوتن قوانينه الثلاثة للحركة، التي تُعتبر حجر الزاوية في فهمنا لحركة الأجسام، واستخدم هذه القوانين في تفسير واستكشاف حركة الأجسام، بدءًا من حركة المقذوفات على الأرض وصولًا إلى حركة الكواكب والأنظمة المادية في الفضاء الشاسع.

قوانين نيوتن

قانون نيوتن الأول

ويُعرف بقانون القصور الذاتي، أول من وضعه هو غاليلو جاليلي لتفسير الحركة الأفقية على الأرض، وعممها فيما بعد رينيه ديكارت. ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم الثابت أو المتحرك بسرعة ثابتة، في خط مستقيم، يبقى ساكنًا أو يواصل التحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة؛ مالم يتعرض لقوة مباشرة تغيّر من حالته، إذ إن القوى الخارجية غير المتوازنة، هي التي تؤثر على حالة الأجسام وتغير من شكلها وسرعتها واتجاهها.

قانون نيوتن الثاني

وهو ما يتضمن التعريف الرئيسي الذي عرّفناه سابقًا للوحدة نيوتن N. يتضمن قانون نيوتن الثاني وصف حركة الأجسام ذات القوى غير المتوازنة، وينص على أنه عندما يخضع جسم ضخم لقوة ثابتة، فإنها تحرّكه إذا كان ثابتًا، وتزيد من سرعته أو تُبطئها إذا كان متحركًا، وذلك بما يتوافق مع القوة المؤثرة. تكون الزيادة أو النقصان في السرعة متناسب طردًا مع مقدار واتجاه القوة المؤثرة، وعكسًا مع كتلة الجسم. a = F/m.

قانون نيوتن الثالث

يوضح هذا القانون ما يحدث للجسم عندما يطبق قوة على جسم آخر. إن أي قوة يطبقها جسم على جسم آخر، يبادله الأخير بقوة مماثلة مساوية في الشدة، ومعاكسة في الاتجاه، أي لكل فعل رد فعل (القوة المطبقة هي الفعل والمُقاومة هي رد الفعل).

إذن، يختصر نيوتن التغيرات التي يمكن أن تنتجها قوة ما في جسم أو في حركته بأنه:

• يمكن أن تغير القوة من شكل الجسم وهذا ما يدعى بالتشوه.
• يمكن أن تغير القوة من سرعة الجسم؛ فإذا كان ساكنًا تحركه، وتغير من سرعته إذا كان متحركًا.
• يمكن للقوة تغيير الاتجاه الذي يتحرك فيه الجسم.