الجاذبية والزخم الزاوي: ماذا وكيف وشروحات مفصلة


تتناول هذه المقالة موضوع الجاذبية والزخم الزاوي. كلا المصطلحين لهما مفاهيم عميقة للغاية ولا يمكن مناقشتهما بالتفصيل في هذه المقالة.

على الرغم من أننا سنرى معنى هذه المصطلحات وندرس عنها بإيجاز. في أقسام لاحقة سنرى العلاقة بين هذين. هذه المصطلحات بسيطة للغاية ويجب أن نعرف معانيها لكننا سنقوم بدراستها من الصفر. لنبدأ بمعنى الجاذبية.

ما هي الجاذبية؟

الجاذبية هي قوة جاذبية ضعيفة تعمل بين شيئين بحكم كتلتهما. هذا يعني أن الكتلة الأكبر بينهما ستكون القوة الجاذبة.

قد تبدو الجاذبية غير مهمة للغاية بالنسبة لنا لأننا لا ننجذب تجاه بعضنا البعض بسبب جماهيرنا. لكن تأثير الجاذبية يحيط به دائمًا. يمكن إثبات ذلك ببساطة من خلال القفز من على طاولة أو كرسي ، فنحن لا نصعد أبدًا. نحن دائما ننجذب إلى السطح. هذا بسبب جاذبية الأرض علينا.

ما هو الزخم الزاوي؟

الزخم الزاوي هو ببساطة منتج لكميتين هما عزم القصور الذاتي والزخم الزاوي للجسم.

يمكن القول أنه مقياس دوران الجسم. يمكن أن يؤدي الزخم أيضًا إلى القوة بسبب تأثير القصور الذاتي. هذا هو دوران جسم ما ، سرعة جسم يدور حول محوره. يتم استغلال تطبيق الزخم الزاوي بواسطة الجيروسكوبات لتثبيت المركبات التي يتم استخدامها فيها.

الجاذبية والزخم الزاوي
الصورة: الجيروسكوب

اعتمادات الصورة: مجهول ، جيروسكوبCC BY-SA 3.0

هل تؤثر الجاذبية على الزخم الزاوي؟

لا ، الجاذبية والزخم الزاوي لا يرتبطان ببعضهما البعض. هذا لأن أسباب كلاهما مختلفة.

يحدث الزخم الزاوي بسبب دوران الكتل. كلما زادت الكتلة وسرعتها الدورانية ، سيكون الزخم الزاوي أكبر. في حالة الجاذبية ، لا يأتي عامل السرعة. تأثير الجاذبية مستقل عن الكتلة. تعتمد قوة الجاذبية فقط على كتل الجسمين.

لماذا الجاذبية ليس لها تأثير على الزخم الزاوي؟

كما نوقش في الأقسام السابقة ، يعتمد الزخم الزاوي على ثلاثة أشياء فقط وهي الكتلة ونصف القطر وسرعة الجسم.

الجاذبية تسحب الأشياء الأخرى فقط تجاهها. الغرض الرئيسي من الجاذبية هو السحب أو الجذب. يمكننا الآن أن نرى أن سحب الجسم تجاه نفسه ليس له أي تأثير على دوران الجسم. يحتاج التناوب أ عزم الدوران والجاذبية لا توفر أي عزم دوران للجسم.

علاقة الجاذبية والزخم الزاوي

كما تمت مناقشته في الأقسام السابقة. لا توجد علاقة مباشرة بين الزخم الزاوي والجاذبية. الجاذبية هي ببساطة قوة جذابة تسحب الجسم تجاه نفسه.

الزخم الزاوي هو نتيجة لعزم الدوران الذي يتم تطبيقه على جسم ما. عزم الدوران هو قوة زوجية تعمل على الجسم وتنتج عزم التواء وتساعد على تدوير الجسم. في حالة الجاذبية ، لا تقوم الكتلة بأي دور في التأثير الكلي ، بغض النظر عن الكتلة ، يظل تأثير الجاذبية كما هو. في حالة الزخم الزاوي ، إذا كانت الكتلة أكبر ، فإن الزخم الزاوي يكون أيضًا أكبر بالنظر إلى ثابتين عاملين آخرين.

هل الزخم يزيد الجاذبية؟

لقد ركزنا بالفعل في هذا المقال على العلاقة بين الجاذبية والزخم. وتوصلنا إلى استنتاج مفاده أن كلاهما مستقل عن الآخر.

لا تؤثر الجاذبية على الزخم بأي شكل من الأشكال. لا يزيد أو ينقص زخم الكائن. كل من الزخم الخطي والزاوي مستقلان عن الجاذبية. الجاذبية ، بغض النظر عن الكتلة ، لها نفس التأثير على الأشياء. هناك تجربة شهيرة قام بها رواد فضاء أبولو قمر حيث يسقط رواد الفضاء ريشًا ومطرقة في وقت واحد ويصطدم كلاهما بالأرض في نفس الوقت.

أمثلة على الزخم الزاوي

يمكننا أن نرى أشياء تدور حولنا كل يوم. أي جسم دوار له كتلة له زخم زاوي.

دعونا نلقي نظرة على الأمثلة المختلفة للزخم الزاوي. يتم تقديمها في القسم الوارد أدناه-

  1. دوران الأرض - دوران الأرض هو خير مثال على وجود جسم التسارع الزاوي. فترة دوران الأرض حول محورها 24 ساعة. دوران واحد كامل للأرض يجعل يومًا كاملاً.
  2. الدورية أعلى - القمم هي أشياء تدور على طرف مدبب. يتم إعطاء هذه القمم حركة دورانية بمساعدة خيط. يتم تدوير هذه الخيوط / لفها حول الجزء العلوي ، بسبب الفك ، يصل الجزء العلوي حركة دوارة.
  3. الألعاب- تحتوي بعض الألعاب على عناصر تدور بداخلها. هذه العناصر الدوارة لها زخم زاوي. صيغة الزخم الزاوي هي mvr حيث m هي كتلة العنصر الدوار ، و v هي سرعة العنصر الدوار و r هي نصف قطر الدوران.
  4. ثورة الأرض - ثورة الأرض حول الشمس هي أيضا مثال على الحركة الدورانية. ومن ثم يجب أن يكون لها أيضًا زخم زاوي.
  5. الحجر مرتبط بخيط- عندما نعلق حجرًا حول خيط ونبدأ في تدويره ، يكتسب الحجر زخمًا زاويًا حيث يبدأ في التحرك في حركة دورانية. يتعرض الحجر لقوة الجاذبية المركزية من الخيط وسيكون نصف قطر الدوران مساويًا لطول الخيط.
  6. عجلات السيارة - أثناء القيادة ، تتبع العجلات حركة دورانية. وبالتالي يمكن القول أن العجلات لها زخم زاوي مرتبط بها. نصف قطر العجلات هو نصف قطر الدوران.
  7. غاربا - أثناء القيام بالغاربا ، تدور راقصة الغاربا حول مركز دوران. نتيجة لهذا ، يصل الراقص إلى قدر معين من الزخم الزاوي عندما يبدأ في الدوران.
  8. بناتى- تقوم راقصة الباليه بتدوير جسدها على أصابع قدميها. سرعة الدوران تعتمد على وضع اليدين. إذا كانت اليدين متباعدتان ، فستكون سرعة الدوران أقل ، وإذا تم وضع اليدين بالقرب من الجسم ، فستكون سرعة الدوران أكبر. هذا ما يفسر قانون الحفاظ على الزخم الزاوي.
  9. المتزلجين على الجليد - يدور المتزلجون على الجليد مع الحفاظ على أرجلهم كمركز للدوران. أثناء أداء هذه الحيلة ، يقوم المتزلج على الجليد بتحريك يديه بالقرب من هذا الجسم وبعيدًا عن جسده ، ونتيجة لذلك تتغير سرعة الدوران أيضًا. هذا يرجع إلى قانون الحفاظ على الزخم الزاوي.
  10. شفرات المروحة - عند تشغيل المروحة ، تحصل ريش المروحة على زخم زاوي. عندما تكون المروحة صغيرة ، يمكن ملاحظة أن سرعة الدوران تكون أكثر وبالمثل عندما تكون ريش المروحة أطول تكون سرعة الدوران أقل. هذا يرجع إلى قانون الحفاظ على الزخم.
  11. كره السلة- عندما يدور لاعب كرة سلة كرته على أصابعه ، يمكن القول أن الكرة قد اكتسبت زخمًا زاويًا. نصف قطر الدوران هو نفسه نصف قطر الكرة. الكرة تدور بعد أن يقوم لاعب كرة السلة بتطبيق عزم الدوران على الكرة.
  12. الفريسبي- عندما نرمي الفريسبي ، فإنه يصل إلى الزخم الزاوي. يعتمد استقرار الفريسبي على سرعة دوران الفريسبي. عندما يتحرك الفريسبي للأمام ، يتم الحفاظ على الوضع الأفقي للطاولة من خلال الحركة الدورانية.
  13. قمر صناعي يدور حول الأرض- عندما يدور قمر صناعي حول الأرض ، فإنه يصل إلى الزخم الزاوي. تخضع الحركة الزاوية لنفس المعادلات التي ناقشناها في الأقسام أعلاه. حتى في هذه الحالة يتم إطاعة قانون الحفاظ على الزخم الزاوي.

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات