تعريف القوة واستكشاف أنواعها وكيفية قياسها لدى الأطفال

1999 أطفالنا والعلوم في المرحلة الابتدائية

KFAS

القوة الفيزياء

لا بد أن الأطفال قد لعبوا باللعب المختلفة، واستكشفوا حركتها، ومن المرجو أنهم قد اعتادو فكرة أن الأجسام تحتاج لمصدر للطاقة لتتحرك، وأدركوا أن الدفع أو السحب يمكن أن يجعل الأشياء تبدأ بالحركة، أو يزيد سرعتها أو يغير مسارها أو يوقفها.

ويستطيع أطفال الحلقة الثانية من المرحلة الابتدائية على هذا الأساس فهم قوى معينة وبحثها وهذا الفصل يدرس بالتفصيل كل من الجاذبية الأرضية، قوى الدفع للسوائل، ومقاومة الهواء والماء، والاحتكاك.

 

ما هي القوة؟

القوة في الهندسة والفيزياء هي إما دفع أو سحب، وهذا الدفع أو السحب له تأثير جذب الأشياء أو دفعها، أو زيادة سرعتها أو تقليلها، والقوة لا تؤثر دائما في خطوط مستقيمة، بل إنها كذلك قد تغير اتجاه الحركة، فعلى سبيل المثال، الدفة في القارب يمكنها تغيير اتجاه القارب عند دفع الماء.

وعادة ما يجد الأطفال صعوبة في التمييز بين كل من مفهومي القوة والطاقة، ربما لأنهما مفهومان مجردان، ويفترض الأطفال أنهما مرتبطان بحركة الأشياء.

فالقوة هي سحب أو دفع، بينما الطاقة هي ما تجعل الظواهر تحدث أو تتغير.

وعادة ما يتخيل الأطفال بأن القوة شيء تمتلكه الأشياء المتحركة، فهم يرون التراكتور يحفر الأرض، وطفلا آخر يسحب حبلا، أو كرة مرتدة عن الحائط، ولكن من الصعب على الأطفال أن يدركوا أن القوة المجردة قد تؤثر على الأجسام دون أن تسبب لها شيئا، ولا حتى حركتها.

كما أنه توجد قابلية كبيرة عند الأطفال للاعتقاد بأنه في الموقف الواحد لا تؤثر سوى قوة واحدة فقط، وعلى سبيل المثال، فإن الكتاب الثابت على الطاولة تؤثر عليه الجاذبية الأرضية وتسحبه للأسفل، في حين أن الطاولة تؤثر بقوة للأعلى، والسيارة المتحركة تتأثر بعدة قوى، منها الجاذبية الأرضية والاحتكاك ومقاومة الهواء.. وبإمداد الأطفال بالعديد من الخبرات العلمية الموجهة يستطيع المعلم أن يساعد الأطفال على استبدال المفاهيم الخاطئة تدريجيا، وتفسير ما استعصى عليهم فهمه.

 

والقوى الشائعة التي يمكن للأطفال البحث فيها هي:

– الوزن: سحب الجاذبية الأرضية للجسم.

– القوة المغناطيسية: المغناطيسات تجذب الأجسام الحديدية أو تسحبها، كما أنها تتنافر أو تدفع بعضها

– القوة الالكتروستاتية (الكهرباء الساكنة): فالمشط البلاستيكي المدلوك يجذب خيط الماء من الحنفية، أو يلتقط بعض قصاصات الورق بالقوة الالكتروستاتية.

– قوة دفع السوائل: الفقاعات الهوائية ترتفع للأعلى في الماء، وذلك لأن الماء يدفعها للأعلى بقوة دافعة، وإذا وضعت الفلينة تحت الماء، فمن الممكن الشعور بدفع الماء لها للأعلى. وإلى جانب القوى التي تسبب الحركة، فهناك قوى توقف حركة الأجسام أو تبطئها كمقاومة الهواء والماء والاحتكاك.

– مقاومة الهواء تدفع في الاتجاه المضاد لحركة السيارات والطائرات، وتجعلها تتحرك بسرعة أقل، وتستخدم المظلات (البراشوتات) هذه القوة لتحقيق الهبوط الآمن.

– قوى الاحتكاك تحدث عند احتكاك سطحين باتجاه مضاد للآخر، وتجعل من الصعوبة على الأسطح أن تنزلق إحداهما على الأخرى.

 

قياس القوة

تقاس القوة بالنيوتن، ومقياس النيوتن هو نوع من الموازين الزنبركية التي يمكن استخدامها في قياس القوة بين 0.1 نيوتن و 100 نيوتن، وبعض الموازين الزنبركية توضح كل من الكيلوجرامات والنيوتن.

ويمكن للأطفال ملاحظة أنه كلما سحبوا زنبرك الميزان، فإنهم سيجدون صعوبة في ذلك، وسيحتاجون لبذل قوة أكبر لإعطاء قراءة أكبر، وبما أن الجاذبية الأرضية هي قوة سحب الأرض، فلذلك توجد علاقة بين النيوتن والجرام، وذلك يعني أن قوة سحب 100 جم تعادل 1 نيوتن.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]