كيفية البحث عن اتجاه عزم الدوران: شرح مفصل ومشكلة 


في هذه المقالة ، سنناقش كيفية إيجاد اتجاه عزم الدوران والجوانب الأخرى له.  

تُستخدم قاعدة المقبض الأيمن لتحديد مسار متجه عزم الدوران. يشير متجه عزم الدوران في مستوى الإبهام إذا تم لف يد حول مستوى الدوران مع توجيه الأصابع في متجه القوة. 

عزم الدوران هو قياس القوة المطلوبة لتدوير عنصر حول محور. في الحركية الخطية ، تتسبب القوة في تسريع الجسم ؛ في علم الحركة الزاوي ، عزم الدوران تمكن الكيان من التعجيل. عزم الدوران هو معلمة يتم قياسها كمتجه. يتم تحديد اتجاه متجه عزم الدوران من خلال القوة المؤثرة على المحور. 

طوق معدني للعنق يتم فهمه بشكل حدسي من قبل كل من فتح بابًا على الإطلاق. عند فتح الباب ، يدفع الفرد جانب الباب الأبعد عن المفصلات. أنايأخذ المزيد من القوة للضغط على الجانب الأقرب للمفصلات. على الرغم من تساوي اليد العاملة في كلتا الحالتين (يتم تسليم القوة الأكبر في نصف قطر أقصر) ، يفضل الأفراد استخدام قوة أقل ، وهذا هو السبب في أن مقبض الباب يقع عادة في المنتصف. 

يشير المصطلح "عزم دوران ثابت" إلى عزم لا ينتج عنه التسارع الزاوي. نظرًا لأن الباب لا يدور على مفصلاته بغض النظر عن القوة المقدمة ، فإن شخصًا ما يدفع عليه يطبق عليه عزم دوران ثابتًا. نظرًا لأنهم لا يتسارعون ، فإن شخصًا ما يقوم بدواسة الدراجة بخطى ثابتة يطبق أيضًا عزمًا ثابتًا. 

يتم نقل عزم الدوران الحركي بواسطة عمود التروس للمركبة الرياضية المسرعة من وضع البداية حيث يجب أن ينتج التسارع الزاوي من العجلات بشرط أن تتحرك السيارة على طول المسار. قد تكون المفردات المستخدمة لوصف عزم الدوران محيرة بعض الشيء. كثيرًا ما يستخدم العلماء مصطلح لحظة القوة ولحظة القوة بشكل عشوائي. يشير ذراع العزم إلى نصف القطر حيث تعمل القوة. 

بالنسبة للنظام الدوار ، فإن فكرة توازن الدوران مطابقة لقانون نيوتن الأول. بدون أن يتأثر بعزم دوران خارجي ، يبقى العنصر الذي لا يدور على هذا النحو. وبالمثل ، ما لم يعمل بعزم دوران خارجي ، فإن الجسم الذي يدور بسرعة زاوية ثابتة سيستمر في الدوران. 

عند التعامل مع الصعوبات مع العديد من عزم الدوران التي تعمل على عنصر دوار ، فإن فكرة توازن الدوران تكون في متناول يدي. في هذا السيناريو ، فإن صافي عزم الدوران هو المهم. إذا كان عزم الدوران الصافي لجسم قابل للدوران صفريًا ، فسيكون في حالة توازن دوراني وغير قادر على الكسب زاوي التسريع. 

كيف تجد اتجاه عزم الدوران في المجال الكهربائي؟ 

لتحديد عزم الدوران الناتج عن ثنائي القطب في مجال خارجي ، تخيل وجود ثنائي القطب في حقل خارجي متجانس "E". 

ستتعرض الشحنة الموجبة لضغط كهربائي في المحور العلوي لقيمة "qE" ، بينما ستتعرض الشحنة السالبة لقوة كهربائية في الاتجاه الهابط لقيمة "qE". 

يمكن رؤية ثنائي القطب في حالة توازن انتقالي لأن الضغط الصافي هو صفر. من ناحية أخرى ، ما هو توازن الدوران؟ قد يظل ثنائي القطب ثابتًا في هذه الحالة ، لكنه يدور مع وجود معين السرعة الزاوية. وقد تم توضيح ذلك بشكل تجريبي ، مما يشير إلى أن كلا من الضغوط الكهروستاتيكية (qE) يعملان كعزم دوران في اتجاه عقارب الساعة. 

كرد فعل ، يدور ثنائي القطب عند وضعه في مجال كهربائي خارجي متجانس. عادة ، تذكر أن عزم الدوران يتم تطبيقه دائمًا في أزواج. إنه حجم هو أيضا نتيجة الجمع بين القوة والذراع. قد يشار إلى الفراغ الذي يفصل بين المكان الذي يتم فيه الضغط والمكان الذي يدور فيه ثنائي القطب على أنه الذراع. 

كيف تجد اتجاه عزم الدوران في المجال المغناطيسي؟ 

بنفس الطريقة التي تم بها حساب عزم الدوران الناتج على ثنائي القطب الكهربائي ، يمكن أيضًا تحديد متجه عزم الدوران من عزم ثنائي القطب المغناطيسي: 

  

يتم تشغيل الحلقة بواسطة المجال المغناطيسي ، ويتم إدخال القسم العلوي في الصفحة. يؤدي طي أصابعنا بهذه الطريقة إلى تطبيق عزم الدوران على اليسار. يحدد الناتج المتقاطع للعزم المغناطيسي والمجال توزيع عزم الدوران. 

العلم موضوع غريب ونادرًا ما يفشل في إدهاشك عند طرح موضوعات جديدة. ندرك جميعًا أن الشحنة موجودة في كل مكان حولنا وأنها تخلق مجموعة واسعة من الظواهر الطبيعية. علاوة على ذلك ، تأتي الشحنات الموجبة والسالبة في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام ، ولكل منها مجموعة خصائصها الخاصة عند تعرضها لحقل محفز. 

هل سمعت كلمة "ثنائي القطب الكهربائي" من قبل؟ هذا الترتيب الغريب للشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة يولد مفهومًا فيزيائيًا رائعًا. يشار إلى تفكك الشحنات الموجبة والسالبة باسم ثنائي القطب الكهربائي. 

تخيل زوجًا من الإشارات المعاكسة لكن الأيونات الكهربائية متساوية الحجم مشتتة بمسافة أقصر بكثير. ينصب تركيزنا الحالي على سلوك ثنائي القطب الكهربائي في مظهر مجال خارجي. أثناء الانتقال إلى ميزات عزم الدوران الذي يعمل على ثنائي القطب الكهربائي في مجال كهربائي متجانس ، دعنا نلخص ميزات عزم الدوران الذي يعمل على ثنائي القطب الكهربائي في مجال كهربائي متجانس. 

بينما يتم وضع ثنائي القطب في مجال كهربائي غير منتظم ، فلماذا يشعر بالقوة وعزم الدوران معًا 

عندما يتم وضع ثنائي القطب في مجال كهربائي موحد ، تحصل كل شحنة على قوة لأن اتجاه متجه ثنائي القطب لا يوازي اتجاه المجال. هذه القوى لها نفس القوة ، لكنها تتدفق في اتجاهين متعاكسين. هذه الضغوط المتوازية المتكافئة والمتعارضة تخلق زوجًا.

يتم عزم ثنائي القطب بواسطة هذا الزوج ، مما يتسبب في دورانه ومحاذاته في مستوى المجال. ومع ذلك ، في مجال موحد ، القوة عادة لا شيء. عندما يتم وضع ثنائي القطب في حقل غير منتظم ، كما هو موضح سابقًا ، سيكون هناك عزم دوران.

بعد أن يتم توجيه ثنائي القطب إلى محور المجال ، فإن القوى العاملة على الشحنات ليست متطابقة. نتيجة لذلك ، سيختبر ثنائي القطب قوة صافية في اتجاه زيادة المجال. نتيجة لذلك ، يتعرض ثنائي القطب الكهربائي لعزم دوران غير منتظم وقوة. 

مشاكل 

المشكلة 1 

اثنين من ثنائيات أقطاب كهربائية صغيرة ، AB و CD ، مع لحظات ثنائية القطب "p" لكل منهما ، يتم الاحتفاظ بها بزاوية 120 درجة. كرد ، ما هي العزم ثنائي القطب؟ إذا كانت E موجهة في الاتجاه + x ، فما مقدار واتجاه عزم الدوران الذي يؤثر على هذا الهيكل؟ 

الجواب. AB و CD لهما نفس عزم ثنائي القطب الوظيفي ، أي

Pe = √p2+p2+ 2ppcos1200

⇒ بي = √2 ص2+ 2 ص2[-1/2)

 ⇒P

نظرًا لأن المتجه الناتج يشكل زاوية 30 درجة مع المحور السيني ، فإن عزم الدوران الذي يشعر به ثنائي القطب الوظيفي يزداد ،  

τ = pEsinθ

τ = 1 / 2pE

تعمل على المحور z. 

نتيجة لذلك ، فإن العزم الوظيفي ثنائي القطب هو p ، وعزم دوران البرنامج هو 1 / 2pE في المحور + z. 

الأسئلة المتداولة | أسئلة وأجوبة 

السؤال. ماذا يعني مصطلح "اتجاه عزم الدوران"؟ 

الجواب. يكون عزم الدوران في اتجاه السرعة الزاوية التي كان سيخلقها في حالة عدم وجود عوامل أخرى. عادة ما يكون التحول في السرعة الزاوية في اتجاه عزم الدوران. 

السؤال. هل من الممكن أن يكون لديك عزم إيجابي في عكس اتجاه عقارب الساعة؟ 

الجواب. كل قوة تعمل في اتجاه عقارب الساعة لها عزم إيجابي ، بينما كل قوة تعمل عكس اتجاه عقارب الساعة لها a عزم الدوران السلبي. عندما تكون المسافة أو القوة أو المكونات المتعامدة أكبر ، يكون العزم أيضًا أعلى. 

السؤال. عزم الدوران إما قوة أو لحظة. 

الجواب. عزم الدوران ، المعروف أيضًا باسم عزم القوة ، هو ميل القوة لتدوير الجسم الذي تمارس عليه في الفيزياء. 

 السؤال. ما هو تعريف عزم الدوران في اتجاه عقارب الساعة؟ 

الجواب. العزم السالب هو الذي يدور العنصر في اتجاه عقارب الساعة. 

السؤال. من أين يأتي اتجاه متجه عزم الدوران؟ 

الجواب. يتم تحديد اتجاه ناقل عزم الدوران من خلال كيفية تسبب القوة المطبقة في دوران النظام. يدور مفتاح الربط في هذه الحالة بعكس اتجاه عقارب الساعة. 

أيضا ، يرجى النقر لمعرفة المزيد كيف تحسب عزم الدوران من دورة في الدقيقة.

SAKSHI كم

أنا ساكشي شارما ، لقد أكملت تخرجي في الفيزياء التطبيقية. أحب الاستكشاف في مجالات مختلفة وكتابة المقالات هي واحدة منها. في مقالاتي ، أحاول تقديم الفيزياء بأكثر الطرق فهمًا للقراء.

آخر المقالات