هل السرعة الزاوية ثابتة: متى ولماذا وحقائق مفصلة


يجيب هذا المقال على السؤال متى تكون السرعة الزاوية ثابتة؟ يُطلق على معدل تغيير الإزاحة اسم السرعة.

بكلمات بسيطة ، إنها سرعة جسم مع اتجاه. ترتبط السرعة بحركة خطية ، حيث يتحرك كل جزيء على الجسم بنفس السرعة. تتعلق السرعة الزاوية بالحركة التي يدور فيها الجسم على محوره.

ما هي السرعة الزاوية؟

يُطلق على معدل دوران المتجه لأي جسم حول محوره اسم الزاوية سرعة. ببساطة ، إنه قياس مدى سرعة تغير الموضع الزاوي لجسم ما.

من المناقشة أعلاه يمكننا أن نستنتج أن السرعة الزاوية هي اقتران السرعة للحركة الزاوية. السرعة الزاوية هي السرعة الزاوية للحركة الخطية. سوف ندرس المزيد عن السرعة الزاوية في الأقسام أدناه.

هل السرعة الزاوية ثابتة
الصورة: الحركة الزاوية

الصور: dnet استنادًا إلى النسخة النقطية التي تم إصدارها بموجب GFDL ، السرعة الزاويةCC BY-SA 3.0

صيغة السرعة الزاوية

كما نوقش أعلاه ، يتغير الوضع الزاوي لجسم ما بمرور الوقت في الحركة الزاوية. يُطلق على المعدل الذي تتغير به السرعة الزاوية. يمكن إعطاؤه من حيث المصطلحات الزاوية وكذلك يمكن اشتقاقه من المصطلحات المستخدمة في الحركة الخطية أيضًا.

يمكن إيجاد السرعة الزاوية باستخدام السرعة الخطية إذا كان نصف قطر الحركة معروفًا. دعونا نرى الصيغ المختلفة للحركة الزاوية أدناه-

فيما يتعلق بشروط الحركة الخطية- V = rω

أين،

ص هو نصف قطر المسار الزاوي متبوعًا بالجسم

V هي السرعة الخطية للجسم المتعامد على المسار الدائري

ω هي السرعة الزاوية للجسم

فيما يتعلق بشروط الحركة الزاوية- ω = dθ / دينارا

أين،

ثيتا هي الإزاحة الزاوية للجسم

أوميغا هي السرعة الزاوية للجسم

dt هو الوقت اللحظي المعتبَر

متى تكون السرعة الزاوية ثابتة؟

عندما يتحرك جسم في دائرة بنفس السرعة ، يمكن استنتاج أن له سرعة زاوية ثابتة.

وهكذا يمكننا القول أن السرعة الزاوية لجسم ما تكون ثابتة عندما يتحرك بنفس السرعة في حركة زاوية. ثورة الأرض مثال على الحركة الزاوية الثابتة. يستغرق الأمر 365 يومًا لإكمال الحركة حول الشمس.

لماذا السرعة الزاوية ثابتة؟

سبب ثبات السرعة الزاوية هو أن الجسم في حركة دائرية يغطي إزاحة زاوية متساوية طوال الوقت.

يحدث هذا عندما يكون للجسم نفس السرعة طوال مسار الحركة الزاوية. هناك إسقاطات متساوية للإزاحة يقوم بها الجسم عندما يتحرك بسرعة زاوية ثابتة.

مثال السرعة الزاوية

يتم تحديد السرعة الزاوية للأجسام في حركة الزاوية. يمكننا أن نرى الحركة الزاوية حولنا في كل مكان. من الشائع ملاحظة الحركات الزاوية للأشياء.

الحركات الزاوية مهمة لبقائنا. دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة على الحركة الزاوية-

  • مرح الذهاب جولة- جولة مرح هي جولة يجلس فيها الأطفال حول محيط الركوب ، حيث تبدأ الرحلة بالدوران حول مركزها. يبدأ الأطفال أيضًا بالدوران حول مركز الدوران.
  • ثورة الأرض- تدور الأرض حول الشمس لمدة 365 يومًا. هذا مثال على الحركة الزاوية للأرض حول الشمس.
  • دوران الأرض- تدور الأرض حول محورها (ويسمى أيضًا دوران المحور). يمكن القول أن سطح الأرض يتحرك بشكل زاوية.
  • أعلى لعبة- قمة لعبة تدور حول مركز دورانها. يتبع حركة زاوية.
  • مروحة سقف- تتبع ريش مروحة السقف الحركة الزاوية عند تشغيل المروحة.
  • راقصة باليه- راقصة الباليه تدور بأصابعها كمركز للدوران. تتغير سرعة الدوران مع انتشارها وتقليص حركات يدها.
  • حجر مربوط بخيط- هذا هو الأكثر شيوعًا مثال على الحركة الزاوية. يتعرض الحجر لحركة زاوية عندما يتم ربطه بخيط وتدويره.
  • سيارة أو دراجة تسير في مسار دائري- تتعرض المركبات لحركة زاوية أثناء سيرها على مسار دائري أو منحني.
  • عجلات السيارات- تتبع عجلات السيارات حركة زاوية. يتم تحويل هذه الحركة إلى حركة خطية للمركبة. 
  • عجلة عملاقة- تتحرك العجلة العملاقة في حركة زاوية. تقع الكبائن على محيط العجلة. تتبع هذه الكبائن الحركة الزاوية مع العجلة.

أنواع السرعة الزاوية

يتم تصنيف السرعة الزاوية على نطاق واسع إلى نوعين. سنناقش هذه الأنواع مع بعض الأمثلة من الحياة اليومية في القسم الوارد أدناه.

أنواع السرعة الزاوية هي-

  • السرعة الزاوية المدارية- يوجد هذا النوع من السرعة في جسم ما عندما تدور الكائنات ككل حول مركز دوران مشترك. أفضل مثال يفسر ذلك هو أن الأرض تدور حول الشمس. تتبع الأرض ككل حركة دائرية حول الشمس.
  • السرعة الزاوية للدوران- يوجد هذا النوع من السرعة الزاوية لجسم يدور أو يدور حول مركزه. جميع جزيئات أو جزيئات الكائن تدور مع مركز الدوران كمركز للدوران. أفضل مثال لشرح السرعة الزاوية للدوران هو دوران الأرض حول محور دورانها. يدور سطح الأرض (بما في ذلك الأرض والنهر والقشرة) حول مركز الأرض. 

مثال على السرعة الزاوية الثابتة

ناقشنا في الأقسام السابقة أمثلة عامة على السرعة الزاوية. سنناقش في هذا القسم أمثلة على السرعة الزاوية الثابتة.

ثابت السرعة الزاوية الأمثلة الواردة أدناه-

  • ثورة الأرض حول الشمس نظرًا لأن الأرض تستغرق نفس القدر من الوقت لإكمال دورة واحدة ، يمكننا القول إنها تتحرك بسرعة زاوية ثابتة.
  • دوران الأرض حول محور دورانها- تستغرق الأرض 24 ساعة لإكمال دورة واحدة ، على الرغم من أن العدد يتناقص قليلاً ولكن التغيير ضئيل للغاية. يمكننا القول إنها تتبع حركة بسرعة زاوية ثابتة.
  • مروحة بنفس السرعة- عندما لا يمس منظم المروحة وتدور المروحة بنفس السرعة ، يمكننا القول أن المروحة تدور بسرعة زاوية ثابتة.
  • ثورة القمر حول الأرض- يستغرق القمر وقتًا متساويًا لإكمال ثورة واحدة حول الأرض ، يمكننا القول أنه يتبع حركة سرعة زاوية ثابتة.
  • عجلات مركبة تتحرك بسرعة ثابتة- عندما تتحرك المركبة بسرعة ثابتة ، من الواضح أن العجلات تدور أيضًا بسرعة ثابتة أو سرعة زاوية ثابتة.

لن تتغير السرعة الزاوية إذا كانت هناك مقاومة قليلة أو معدومة للحركة الزاوية. بدون أي مقاومة يمكن للأجسام أن تحقق السرعة الزاوية بسهولة.

ماذا يحدث للتسارع عندما تكون السرعة الزاوية ثابتة؟

معدل التغيير تسمى السرعة الزاوية لجسم ما بالتسارع الزاوي. ومتى كان حجم تتغير السرعة الزاوية ، مقدار التسارع الزاوي يتغير أيضا.

وهكذا يمكننا القول أن العجلة الزاوية لن تتغير إلا إذا كان هناك تغيير في السرعة الزاوية. إذا لم يكن هناك تغيير في السرعة الزاوية ، فإن العجلة الزاوية ستكون صفرًا.

تحويل الحركة الزاوية إلى حركة خطية

يعد تحويل نوع من الحركة إلى نوع آخر أداة مفيدة للغاية تساعدنا في أداء المهام المختلفة. بعض الأمثلة المعروفة حيث يمكننا رؤية الحركة الزاوية المحولة إلى حركة خطية مذكورة أدناه-

  • لاستخدام السيارة- تُترجم الحركة الدائرية للعجلات إلى السرعة الخطية للسيارة.
  • رف وترس- حركة الرف والترس هي مثال على التحويل البيني حركة خطية للحركة الزاوية.
  • رمي المطرقة- أثناء قيام الرياضي بتدوير المطرقة ، تتبع المطرقة الحركة الزاوية. عندما يطلق الرياضي المطرقة ، تبدأ المطرقة في اتباع مسار القطع المكافئ.
  • بالير في لعبة الكريكيت- تتبع أذرع الكرة حركة زاوية ، كما أن الكرة تنسخ هذه الحركة الزاوية. ثم يتم تحويلها إلى حركة خطية عند إطلاق الكرة.
  • ضرب كرة الجولف- يتبع طرف عصا الجولف حركة زاوية. يتم تحويل الحركة الزاوية إلى حركة خطية حيث تتبع الكرة مسارًا مكافئًا بعد الإصابة.

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