كيف تجد القوة الطبيعية في الحركة الدائرية: عدة مناهج وأمثلة للمشكلة


في هذا المقال سنتحدث عن كيفية إيجاد القوة العادية في حركة دائرية. أكمل قراءة هذا المقال. 

حتى في حركة دائرية ، تعمل القوة العادية بشكل طبيعي ، أي بشكل عمودي على الجسم المتحرك. هناك صيغ مختلفة للحالات المختلفة لإيجاد القوة الطبيعية. دعونا نلقي نظرة على عدة مناهج ومشكلات لفهم كيفية إيجاد القوة العادية في الحركة الدائرية.  

عندما يتحرك جسم في محيط دائرة ، أي على مسار دائري ، يُقال أن الحركة هي حركة دائرية. يمكن أن تكون موحدة عندما تكون السرعة الزاوية ثابتة طوال الرحلة أو يمكن أن تكون غير منتظمة عندما تتغير السرعة باستمرار. 

لفهم الشكل الدائري ، خذ مثالاً على مروحة السقف. تتحرك ريش المروحة في مسار دائري حول النقطة المركزية. بعض الأمثلة الأخرى هي عجلة فيريس ، دوران الأرض ، وغيرها الكثير. 

تتحرك الأجسام في مسار دائري ، وتسمى القوة التي تمارس عليه بقوة الجاذبية. في الفيزياء ، هو القوة الناتجة الذي يعمل على جسم يتحرك في مسار دائري. اتجاه هذه القوة دائمًا نحو المركز. 

الصورة الائتمان: يخمر ohareكسر السلسلةCC BY-SA 3.0

ما هي القوة العمودية لجسم في حركة دائرية?

بالنسبة لأي جسم ، سواء كان في حركة دائرية أو حركة خطية ، فمن المؤكد أن القوتين ستؤثران عليه ؛ قوة الجاذبية والقوة العادية (إذا كانت ملامسة للسطح). وبالتالي ، بالنسبة للحركة الدائرية ، توجد أيضًا قوة عادية. 

ونحن نعلم كيفية إيجاد القوة العمودية مع معامل الاحتكاك. نحتاج الآن إلى معرفة كيفية إيجاد القوة العمودية في حركة دائرية. 

هناك شيئان نحتاج إلى معرفتهما قبل البدء وهما أن قوة الجاذبية المركزية هي مجموع القوة والوزن الطبيعيين. والشيء التالي الذي يعمل دائمًا تجاه المركز. لدينا صيغة قوة الجاذبية على النحو التالي: 

F = mv2/r

كيفية إيجاد القوة العادية في حركة دائرية

الآن يوضح الشكل أعلاه جسمًا يتحرك في مسار دائري بدءًا من النقطة B. عند النقطة B ، يمكننا أن نرى أن الوزن ، W ، يتصرف نحو الأسفل. تعمل القوة العمودية N بشكل عمودي على الجسم ، وتعمل قوة الجاذبية المركزية F تجاه المركز. الآن لدينا:

كيفية إيجاد القوة العادية في حركة دائرية

تتحرك الجسيمات الآن إلى النقطة A. وهنا يمكننا أن نرى أن كلا من قوة الجاذبية المركزية والقوة العادية تعملان في نفس الاتجاه ، بينما يؤثر الوزن لأسفل. اذا لدينا 

كيف تجد القوة العادية في حلقة?

حلقة مثل الأفعوانية أو عجلة فيريس هي مثال على الحركة الدائرية. في كل نقطة من نقاط الحركة الدائرية ، هناك قوتان تعملان: قوة الجاذبية لسحب الجسم لأسفل والقوة العادية في اتجاه تصاعدي لإبقاء الجسم يتحرك على القضيب. 

الآن ، ما يحدث هو ، في الجزء العلوي من الحلقة أنه إذا لم يكن هناك حاجز ، فسيستمر الكائن في التحرك في نفس الاتجاه (لأعلى) لبعض الوقت. ولكن نظرًا لوجود جاذبية تؤثر على الجسم ، فإنه يسحبه لأسفل ، وبالتالي يغير الجسم اتجاهه ويتحرك في مسار منحني. يحدث هذا في كل منعطف ، وبالتالي يتحرك الجسم في حلقة في حركة دائرية. 

الآن في الجزء العلوي من الحلقة ، ستكون القوة العادية:

N = (بالسيارات2/ ص)-ملغ

وفي الجزء السفلي من الحلقة تكون القوة العادية: 

N = (بالسيارات2/ ص) + ملغ

لذلك ، كان هذا كله يتعلق بكيفية إيجاد القوة العادية في حركة دائرية. الآن دعونا نلقي نظرة على بعض أمثلة المشاكل.

مشاكل حول كيفية إيجاد القوة الطبيعية في حركة دائرية

احسب الشحن القوة العادية المؤثرة على جسم 5 كجم تتحرك بسرعة 10 مللي ثانية-1 في الجزء السفلي من الحلقة. نصف قطر الحلقة 2 م. 

حل: نعطي: 

م = 5 كجم

ص = 2 م

الخامس = 10 مللي ثانية-1

لذلك فإن القوة العادية هي:

N = (بالسيارات2/ ص) + ملغ

N=(5*102)/2)+(5*10)

N = 300 نيوتن

احسب القوة الطبيعية المؤثرة على سائق سيارة في أعلى التل الدائري. السيارة تتحرك بسرعة 9 م / ث ، وكتلة السائق 70 كجم. نصف قطر التل الدائري 100 متر.  

حل: نعطي:

م = 70 كجم

ص = 100 م

الخامس = 9 مللي ثانية-1

لذلك فإن القوة العادية هي:

أكثر أسئلة متكررة

اشرح الحركة الدائرية بأمثلة.

في حركة دائرية ، يتحرك الجسم على طول المنحنيات الدائرية. 

عجلة فيريس هي مثال أساسي للحركة الدائرية. يتحرك على مسار دائري ثابت مع نقطة ثابتة. بعض الأمثلة الأخرى للحركة الدائرية هي الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض. 

ما هي قوة الجاذبية؟

قوة الجاذبية المركزية هي القوة الكلية التي تظهر أثناء الحركة الدائرية. 

بدون قوة الجاذبية ، لن يتمكن الجسم من التحرك في المنحنيات الدائرية ؛ سوف تستمر في التحرك في نفس الاتجاه. تعمل قوة الجاذبية دائمًا تجاه المركز وعلى طول نصف القطر. 

كيف تجد القوة العادية في حركة دائرية؟

يشكل عنصر الوزن والقوة الطبيعية معًا قوة الجاذبية.    

بالنسبة لأي جسم يتحرك في مسار دائري ، فإن القوة العمودية لا تبقى كما هي. في الجزء العلوي من المسار الدائري ، تُعطى القوة العمودية بالصيغة: 

N = (بالسيارات2/ ص)-ملغ

القوة العمودية الواقعة على قاع المسار الدائري هي:

N = (بالسيارات2/ ص) + ملغ

هل القوة العادية هي نفس قوة الجاذبية؟ 

لا ، ليس من الضروري أن تكون القوة العادية دائمًا مساوية لقوة الجاذبية المركزية للجسم. يعتمد ذلك عادةً على موضع الكائن على المنحنى. 

ربيعة خالد

مرحباً ، أنا ربيعة خالد ، أتابع حاليًا درجة الماجستير في الرياضيات. كتابة المقالات هي شغفي وأنا أكتب بشكل احترافي منذ أكثر من عام حتى الآن. كوني طالب علوم ، لدي موهبة في القراءة والكتابة عن العلوم وكل ما يتعلق بها. إذا أعجبك ما أكتبه ، يمكنك التواصل معي على LinkedIn: https://www.linkedin.com/mwlite/in/rabiya-khalid-bba02921a في وقت فراغي ، أطلِق جانبي الإبداعي على لوحة الرسم. يمكنك التحقق من لوحاتي على: https://www.instagram.com/chronicles_studio/

آخر المقالات