كيف يعمل عزم الدوران: كل الحقائق التي تحتاج إلى معرفتها


عزم الدوران هو زخم يُعطى للكائن لضبطه في الحركة الزاوية التي تدور عند محور دورانه. لكن كيف يعمل عزم الدوران؟ دعونا نتحدث عن نفس الشيء.

عزم الدوران هو القوة التي تقوم بتدوير الجسم حول محوره وتسريع الجسم وتعتمد على القوة المطبقة. يتم حساب عزم الدوران من خلال إيجاد القوة المطبقة وإزاحة الجسم الناتجة عن فرض القوة.

كيف يتم إنتاج عزم الدوران؟

يتم إنتاج عزم الدوران عند تطبيق القوة على حافة الكائن بحيث يدور الجسم على تأثير القوة المطبقة على محور دوران ثابت.

يتم إنتاج القوة المكافئة استجابةً للقوة المطبقة في الاتجاه المعاكس وهي متساوية في الحجم وهي المسؤولة عن دوران الجسم وبالتالي يكون الكائن عبارة عن حركة انتقالية.

هناك نوعان من عزم الدوران يعتمدان على ما إذا كان الجسم يتسارع عند إعطاء عزم الدوران أم لا. يحدث العزم الساكن عندما لا يكون هناك تسارع للجسم ويتحرك بسرعة ثابتة ، بينما يظهر العزم الديناميكي عندما يكون هناك تسارع للجسم.

لنفترض أنك تعطي عزمًا على الترس ، وسيبدأ الترس في الدوران مع السرعة الزاوية.

كيف يعمل عزم الدوران
عزم الدوران على الترس

سيتم إنتاج مقدار القوة المطبقة لإعطاء عزم الدوران عند النقطة المعاكسة تمامًا على الترس في الاتجاه المعاكس لضبط الترس في حركة دورانية. يتم حساب سرعة الترس الدوار عن طريق قياس الإزاحة الزاوية للترس في الثانية.

العوامل المؤثرة في عزم الدوران

يعتمد عزم الدوران على القوة المطبقة لإزاحة الجسم ووضعه في حركة الدوران. العامل الرئيسي الذي يؤثر على عزم الدوران هو لحظة القصور الذاتي للجسم ، والقوة المطبقة ، والمسافة من محور الدوران من نقطة القوة المطبقة على الجسم ، وإزاحة الجسم.

يتم حساب عزم الدوران باستخدام الصيغة

τ = القوة * الإزاحة

ومن ثم فإن وحدة عزم الدوران في النظام الدولي للوحدات هي نيوتن متر

منذ F = ma

τ = أماه * الإزاحة

لذلك ، يمكن كتابة أبعاد عزم الدوران كـ ML2T-2

يتبع عزم الدوران على الجسم قانون نيوتن الثاني للحركة ، حيث يتم ضبط الجسم في الحركة الدورانية عند تطبيق القوة العرضية التي تسمى عزم الدوران.

τ = أنا

حيث أنا لحظة من الجمود و

ɑ هو التسارع الزاوي

يتم قياس تسارع الجسم الدوار من حيث التسارع الزاوي.

كيف يعمل عزم الدوران في السيارة؟

في حالة السيارة ، يتم تطبيق عزم الدوران على الإطارات للتسريع وأيضًا أثناء الانعطاف.

يتم الحصول على عزم الدوران على الإطارات من خلال حركة المكبس في محرك السيارة ، وأثناء قيام السيارة بدورها ، يتم تطبيق عزم الدوران على الإطارات من خلال إعطاء عزم دوران لعجلة قيادة السيارة.

لنفترض أن سائق السيارة يأخذ عزمًا عند منعطف ، ثم يعطي عزمًا لإطارات السيارة. يظهر نفس الشيء في الرسم البياني أدناه.

عزم الدوران في السيارة

العزم الذي يمنحه السائق بمساعدة عجلة القيادة هو τ1 بسبب عزم الدوران τ3 على إطارات السيارة لشحن عزم الدوران الذي يعمل في البداية على الإطارات. عزم الدوران τ2 يتم توجيهه في الاتجاه الأمامي لإبقاء السيارة تتسارع للأمام.

كيف يعمل عزم الدوران في الحفر؟

تُستخدم آلات الحفر لعمل ثقب في جسم ما عن طريق الحركة الدورانية للمسمار المستخدم للحفر من خلاله.

يوفر يتم تطبيق عزم الدوران على المثقاب للدوران البرغي ، كلما زادت السرعة المستخدمة أثناء الحفر ، سيتم فرض عزم دوران أقل ، وبالتالي كلما زادت القوة عند الحفر بسرعة أقل.

عند إمداد الطاقة الكهربائية ، يبدأ المحرك بالدوران ويقوم عمود متصل به بتدوير المسمار.

المسمار الدوار بسبب عزم الدوران

يمارس العمود الدوار عزم الدوران على برغي الحفر ويدوره إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. يظهر اتجاه عزم الدوران في الشكل أعلاه.

كيف يعمل عزم الدوران في الدراجة؟

تعتمد سرعة الدراجة على عزم الدوران المطبق على عجلة خلفية بمساعدة سلسلة.

تمارس إطارات الدراجة عزم دوران عليها لتدوير وتحويل المسافة عن طريق تحريك الدراجة في حركة خطية. اعتمادًا على مقدار عزم الدوران المطبق على عجلة خلفية ، تأخذ إطارات الدراجة السرعة وفقًا لذلك وتتسارع.

على الرغم من أن سرعة الدراجة تعتمد على سرعة المحرك ، فإن إعطاء المزيد من عزم الدوران للعجلة الخلفية سيحقق أعلى سرعة يمكن للدراجة تشغيلها في وقت أقل.

عند الركل على دواسة الدراجة ، يتم تطبيق القوة التي تحرك السلسلة وبسبب قوة الاحتكاك بين السلسلة والعجلة الخلفية ، تشعر العجلة عزم الدوران على العجلة ويتسارع. نفس الشيء مبين في الشكل أدناه.

عزم الدوران المطبق على عجلات الدراجة

عندما تبدأ العجلة بالدوران ، يتم نقل عزم الدوران إلى التروس ويبدأ الترس في الدوران. يتم ممارسة هذا بشكل أكبر على الإطارات ويتم تدويرها بنفس قوة الاحتكاك المطبقة على الطريق أثناء التسارع.

كيف يعمل عزم الدوران في عمود الجولف؟

تعتمد لعبة الجولف في الواقع على مفهومين فيزيائيين ، لحظة القصور الذاتي وعزم الدوران.

كلما كان العمود أكثر نعومة وطولًا ، زاد عزم الدوران المطبق عن طريق التأرجح. يتم إنشاء عزم الدوران من خلال تأرجح العمود وللتحكم فيه ، تلعب لحظة القصور الذاتي دورًا يوفر عزم الدوران من القصور الذاتي للكرة لتدور في الهواء وتسريعها على مسافة أكبر.

رمح الجولف والكرة. حقوق الصورة: Pixabay

ستحرك لاعبة الجولف جسدها دائمًا بطريقة معينة بحيث يتم التحكم في لحظة القصور الذاتي للعمود والشعور بها بالتساوي على الكرة. عند تأرجح العمود ، يتم إنشاء عزم الدوران بسبب الزخم وسحب الهواء الذي يتم نقله إلى الكرة وتدور عند محور دورانها في لحظة القصور الذاتي التي تكتسب طاقة كافية للتأرجح بعيدًا عبر الهواء.

الأسئلة المتكررة

ما عزم الدوران على كرة الجولف إذا كانت قوة 10 كيلو نيوتن مؤثرة على الكرة وكانت 318 مترًا؟

إن عزم الدوران على الكرة هو عزم الدوران المنقول من عمود الجولف ومن ثم فإن عزم الدوران الذي تشعر به على كرة الجولف يساوي عزم دوران عمود الجولف.

نملك،

القوة = 10 كيلو نيوتن

د = 318 م

عزم الدوران يساوي القوة المفروضة وإزاحة الكرة ، أي

τ = فد

إدخال القيم ،

τ = 10 * 318 = 3180 نيوتن متر

عزم الدوران 3180 نيوتن متر يتم تطبيقه على كرة لإزاحتها لمسافة 318 م بقوة 10 كيلو نيوتن.

ما هو عزم الدوران المبذول على إطار السيارة إذا كان التسارع الزاوي للإطار 4 راديان / ثانية؟2 وكتلة الإطار 28 كجم ونصف قطرها 25 سم؟

معطى: م = 28 كجم

ω = 4π راد / ث2

ص = 25 سم = 0.25 م

لحظة القصور الذاتي للإطارات هي

ومن ثم ، فإن العزم المبذول على إطار السيارة هو

ومن هنا فإن عزم الدوران على الإطار 11 نيوتن متر.

كيف يتسارع الجسم عند تطبيق عزم الدوران على جسمه؟

يتسارع الجسم بسبب نفس القدر من القوة المحسوسة به في الاتجاه المعاكس الذي يحركه.

يتحرك الجسم في حركة دورانية بينما يدور على محور القصور الذاتي ، وهي النقطة التي يستمر فيها مركز ثقل الجسم. إذا لامس الكائن الدوار السطح ، فسيبدأ الكائن في الحركة بحركة خطية أيضًا مع الحركة الدوارة وسيكون غطاء المسار مساويًا لمحيط الكائن.

كيف يخلق عزم الدوران قوة توتري؟

يتم إنشاء قوة الشد في أشياء مثل الحبل أو الخيط.

لنفترض أنك قمت بتطبيق عزم على الحبل بإعطائه عزمًا على طرفي الحبل في الاتجاه المعاكس ، فسيتم إنشاء قوة الشد عبر طول الحبل.

كيف العزم تشوه الجسم؟

عزم الدوران هو القوة المؤثرة على الجسم الذي يحركه التسارع الزاوي.

إذا تم بذل عزم الدوران على أحد طرفي الكائن وتم إصلاح نقطة أخرى من الجسم ، فقد يتشوه الكائن من أحد الأطراف أو ينحني. إذا تم تطبيق القوة في نفس الاتجاه ، فسوف ينحني الجسم أيضًا بل وينكسر من منتصف نقطته.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات