تسارع الجاذبية في البندول: 5 حقائق مهمة


في هذه المقالة ، سيتم مناقشة موضوع "تسارع الجاذبية في البندول" مع 5 عدة حقائق مهمة بطريقة موجزة. التسارع في البندول ليس ثابتًا.

يتم عمل بوب البندول بواسطة قوة البحث المركزية والتي تُعرف بالشكل التقني باسم قوة الطرد المركزي. يتبع البندول مسارًا دائريًا. لأن شد الخيط في البندول يبدو أنه يطيع الطريقة الدائرية. في حالة البندول ، ستكون العجلة في نقطة الانتقاء عند الجزء الأخير من الوتر.

ما هو عجلة الجاذبية المركزية في البندول؟

تسارع الجاذبية في البندول ، يمكن تعريف خصائص حركة البندول التي تعبر مسارًا بطريقة دائرية ، ويتم إخطار التسارع المركزي دائمًا وفقًا لمركز المسار بطريقة دائرية.

من القانون الثاني لنيوتن يمكننا أن نعرف أن قوة الطرد المركزي يتم إخطارها وفقًا لمركز المسار بطريقة دائرية وهي رابطة الوعد لحركة دائرية.

اشتقاق قوة الجاذبية سيكون واضحًا جدًا عندما يُعرف مفهوم القانون الثاني لعجلة نيوتن والعجلة المركزية.

تسارع الجاذبية في البندول
صورة - جسد يعاني الحركة الدائرية المنتظمة يتطلب قوة جاذبة ، باتجاه المحور كما هو موضح ، للحفاظ على مساره الدائري ؛ حقوق الصورة - ويكيبيديا

على سبيل المثال تسارع الجاذبية ستتبع سرعة ثابتة v بطريقة دائرية نصف قطرها r. ثم يمكن كتابة التعبير

ستكون السرعة الزاوية لـ ω بطريقة دائرية نصف قطرها r. ثم يمكن كتابة التعبير على أنه

أ = ω2r

عندما يذهب الأمر من قوة الجاذبية لتسارع الجاذبية، العلاقة تتبع قانون نيوتن الثاني.

F = أماه

يوفر تسارع الجاذبية لأن الجسم هو F والكتلة التي ستحملها المادة ستكون m ، وفي هذه الحالة يمكن كتابة التعبير على النحو التالي ،

F = mv2

و،

F = مω2r

مشكلة:-

كرة صلبة صغيرة الحجم تحتوي على كتلة حوالي 0.7 كيلوجرام متصلة بخيط. تدور الكرة بشكل مستمر في دائرة أفقية بسرعة غير متغيرة. سيكون نصف القطر للدائرة الأفقية 0.5 متر. ستكون الحركة الدائرية لتردد الكرة الصلبة 1.8 هرتز.

1. تحديد قيمة قوة الجاذبية.

2. حدد مقدار القوة المطلوبة لتحريك الكرة الصلبة بضعف السرعة في نفس الدائرة.

المحلول:-

البيانات المعطاة هي ،

الكتلة (م) = 0.7 كجم

التردد (f) = 1.8 هرتز

نصف القطر (ص) = 0.5 متر

نحن نعلم أن التعبير عن قوة الجاذبية هو ،

نحن نعلم أيضًا أن ،

وبالتالي،

F = 45 نيوتن

يوفر تسارع الجاذبية لأن الجسم هو F والكتلة التي ستحملها المادة ستكون m ، وفي هذه الحالة يمكن كتابة التعبير على النحو التالي ،

لهذا السبب تضاعف قيمة السرعة فتزداد قيمة قوة التسارع بمقدار 22 = 4

وبالتالي،

القوة = 4 * 45

f = 180 نيوتن

كرة صلبة صغيرة الحجم تحتوي على كتلة حوالي 0.7 كيلوجرام متصلة بخيط. تدور الكرة بشكل مستمر في دائرة أفقية بسرعة غير متغيرة. سيكون نصف القطر للدائرة الأفقية 0.5 متر. ستكون الحركة الدائرية لتردد الكرة الصلبة 1.8 هرتز.

1. قيمة قوة الجاذبية 45 نيوتن.

2. مقدار القوة المطلوبة لتحريك الكرة الصلبة بضعف السرعة في نفس الدائرة تساوي 180 نيوتن.

هل العجلة المركزية في البندول ثابتة؟

لا ، تسارع الجاذبية في البندول لم يتغير.

يتم توجيه كل من التوتر والعجلة المركزية نحو مركز الدائرة. تؤدي القوة العرضية الصافية إلى تسارع مماسي. لا يكون تسارع الجاذبية ثابتًا أبدًا ، ولكن إذا كان نصف قطر المدار الذي يتحرك فيه الجسم كبيرًا جدًا وكانت سرعة الجسم أقل نسبيًا من جزء من الثانية أو نحو ذلك ، فيمكن اعتبار التسارع الجاذب بمثابة قيمة ثابتة.

كيف تجد عجلة الجاذبية المركزية في البندول؟

طريقة العثور على تسارع الجاذبية في البندول تناقش أدناه ،

صورة - ملف تسارع الجاذبية في البندول

بالنسبة لبندول البندول ، ستكون الكتلة m المتصلة بالجزء الأخير من الخيط. سيكون طول الخيط L وسيتبع عجلة الجاذبية المركزية سرعة ثابتة بطريقة دائرية نصف قطرها r. ستصنع الزاوية بواسطة الخيط θ

يتحرك بوب البندول نحو الأفقي. لم يتم ملاحظة الحركة العمودية في البوب ​​لهذا السبب يجب أن تكون القوة الرأسية متساوية. ثم يمكن كتابة التعبير

T cosθ mg… .eqn (1)

تعمل القوة الأفقية الناتجة كقوة الجاذبية. ثم يمكن كتابة التعبير

T sin θ = mv2/r….eqn (2)

الآن ، قسمة eqn (2) على eqn (1)

الآن،

بمقارنة eqn (3) و eqn (4) يمكننا الكتابة ،

عجلة الجاذبية في البندول هي

متى يكون تسارع الجاذبية في البندول صفرًا؟

عند وضع التوازن ، يكون للبندول تسارع صفري ، حيث يبدأ التسارع في تغيير الإشارة ، مما يعني أنه يبدأ في التباطؤ.

مشكلة:-

ينتقل القارب من مكان محدد إلى Y يتم وضعه بسرعة 30 مترًا في الثانية في القسم الذي يقع على ضفاف النهر. يبلغ نصف قطر الطريق الدائري الأفقي الآن حوالي 250 مترًا.

حدد زاوية الانحناء المطلوب لإلصاق القارب بسرعة الحركة دون أي احتكاك بين سطح القارب وماء النهر.

المحلول:-

البيانات المعطاة هي ،

سرعة القارب (ت) = 30 متر في الثانية

نصف القطر (ص) = 250 متر

ز = 9.81 متر لكل ثانية مربعة

إذا كان الاحتكاك موجودًا ، فسوف يدفع اشتراكًا في قوة الجاذبية المركزية وسيكون القارب قادرًا على التحرك بسرعة أعلى. ومع ذلك ، فقد تركنا أن الاحتكاك يساوي صفرًا هنا.

نحن نعلم ذلك،

ينتقل القارب من مكان محدد إلى Y يتم وضعه بسرعة 30 مترًا في الثانية في القسم الذي يقع على ضفاف النهر. يبلغ نصف قطر الطريق الدائري الأفقي الآن حوالي 250 مترًا.

زاوية الانحناء المطلوب لصق القارب بسرعة الحركة دون أي احتكاك بين سطح القارب وماء النهر هي 13.74 درجة.

مشكلة:-

تتنقل سيارة من كولكاتا إلى دورجابور بسرعة 35 مترًا في الثانية في المقطع المرصوف في الطريق. يبلغ نصف قطر الطريق الدائري الأفقي الآن حوالي 350 مترًا.

تحديد زاوية البنكية المطلوبة لتثبيت السيارة على سرعة التحرك دون أي احتكاك بين إطار السيارة والطريق.

المحلول:-

البيانات المعطاة هي ،

سرعة السيارة (ت) = 35 متر في الثانية

نصف القطر (ص) = 350 متر

ز = 9.81 متر لكل ثانية مربعة

إذا كان الاحتكاك موجودًا ، فسوف يدفع اشتراكًا في قوة الجاذبية المركزية وسيكون إطار السيارة قادرًا على التحرك بسرعة أعلى. ومع ذلك ، فقد تركنا أن الاحتكاك يساوي صفرًا هنا.

نحن نعلم ذلك،

تتنقل سيارة من كولكاتا إلى دورجابور بسرعة 35 مترًا في الثانية في المقطع المرصوف في الطريق. يبلغ نصف قطر الطريق الدائري الأفقي الآن حوالي 350 مترًا.

زاوية البنكية المطلوبة لتثبيت السيارة بسرعة الحركة دون أي احتكاك بين إطار السيارة والطريق 19.59 درجة.

الخلاصة:

يمكن أن يتحرك وزن بوب البندول فقط في اتجاه عمودي على الخيط ، وستكون قوة التسارع عمودية على الوتر.

إندراني بانيرجي

مرحباً .. أنا إندراني بانيرجي. أكملت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. أنا شخص متحمس وأنا شخص إيجابي حول كل جانب من جوانب الحياة. أحب قراءة الكتب والاستماع إلى الموسيقى. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214

آخر المقالات

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...