حركة دائرية: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ZkBot (نقاش | مساهمات)
ط بوت:إضافة قالب تصفح {{دائرة}}+ترتيب (8.6); تغييرات تجميلية
سطر 11: سطر 11:
* إلكترون يتحرك عمودياً على [[حقل مغناطيسي]].
* إلكترون يتحرك عمودياً على [[حقل مغناطيسي]].
* [[ترس]] يدور داخل [[آلية (هندسة)|آلية (ميكانيزم)]].
* [[ترس]] يدور داخل [[آلية (هندسة)|آلية (ميكانيزم)]].
==أنواع الحركة الدائرية==
== أنواع الحركة الدائرية ==
[[ملف:Circular motion diagram.png|تصغير|يسار|رسم بياني للحركة الدائرية.]]
[[ملف:Circular motion diagram.png|تصغير|يسار|رسم بياني للحركة الدائرية.]]
تعرف الحركة الدائرية بأنها حركة جسم على محيط دائرة وتكون على نوعين إما منتظمة أو غير منتظمة.
تعرف الحركة الدائرية بأنها حركة جسم على محيط دائرة وتكون على نوعين إما منتظمة أو غير منتظمة.


===الحركة الدائرية المنتظمة===
=== الحركة الدائرية المنتظمة ===
تحصل هذه الحركة عندما يقطع الجسم أقواس متساوية في أزمان متساوية ويتحقق ذلك إذا كان نصف قطر الدوران ثابت والانطلاق ثابت. ويكون للجسم تعجيل مركزي فقط.
تحصل هذه الحركة عندما يقطع الجسم أقواس متساوية في أزمان متساوية ويتحقق ذلك إذا كان نصف قطر الدوران ثابت والانطلاق ثابت. ويكون للجسم تعجيل مركزي فقط.


===الحركة الدائرية غير المنتظمة===
=== الحركة الدائرية غير المنتظمة ===
تحصل هذه الحركة عندما يقطع الجسم أقواس غير متساوية في أزمان متساوية، ويتحقق ذلك إذا كان نصف قطر الدوران غير ثابت أو الانطلاق غير ثابت أو أن يكون كليهما غير ثابت . ويكون للجسم تعجيل مركزي وتعجيل مماسي.
تحصل هذه الحركة عندما يقطع الجسم أقواس غير متساوية في أزمان متساوية، ويتحقق ذلك إذا كان نصف قطر الدوران غير ثابت أو الانطلاق غير ثابت أو أن يكون كليهما غير ثابت . ويكون للجسم تعجيل مركزي وتعجيل مماسي.
* '''ملاحظة''': المماس للدائرة عند أي نقطة يمثل اتجاه السرعة في هذة النقطة.
* '''ملاحظة''': المماس للدائرة عند أي نقطة يمثل اتجاه السرعة في هذة النقطة.


==مفاهيم في الحركة الدائرية==
== مفاهيم في الحركة الدائرية ==
=== التعجيل المركزي===
=== التعجيل المركزي ===
هو المعدل الزمني لتغير اتجاه الحركة، أي أن التعجيل المركزي ينشأ بسبب تغيير اتجاه الحركة دون الاعتماد على مقدارها، ويُحسب من العلاقة:
هو المعدل الزمني لتغير اتجاه الحركة، أي أن التعجيل المركزي ينشأ بسبب تغيير اتجاه الحركة دون الاعتماد على مقدارها، ويُحسب من العلاقة:


سطر 55: سطر 55:
# لايمكن أن تكون صفر لأن الجسم في هذه الحالة يتحرك باتجاه المماس لحظة الكف عن التأثير وتكون حركتة خطية.
# لايمكن أن تكون صفر لأن الجسم في هذه الحالة يتحرك باتجاه المماس لحظة الكف عن التأثير وتكون حركتة خطية.
# يكون مقدارها ثابتاً إذا كانت الحركة الدائرية منتظمة، ومتغيراً اذا كانت الحركة غير منتظمة وفي كلتا الحالتين يكون الاتجاه متغير ولكنها تتجه نحو مركز الدائرة لذا سميت بالقوة المركزية.
# يكون مقدارها ثابتاً إذا كانت الحركة الدائرية منتظمة، ومتغيراً اذا كانت الحركة غير منتظمة وفي كلتا الحالتين يكون الاتجاه متغير ولكنها تتجه نحو مركز الدائرة لذا سميت بالقوة المركزية.

* '''ملاحظة''': وجود القوة المركزية هو تطبيق لقانون نيوتن الأول في الحركة لأنها تعمل على تغيير حالة الجسم.
* '''ملاحظة''': وجود القوة المركزية هو تطبيق لقانون نيوتن الأول في الحركة لأنها تعمل على تغيير حالة الجسم.


سطر 61: سطر 60:
قوة القصور الذاتي هي قوة مساوية للقوة المركزية بالمقدار ومعاكسة لها بالاتجاة وتؤثر على جسم يختلف عن الجسم الذي تؤثر علية القوة المركزية. فهي تطبيق [[قانون نيوتن الثالث|لقانون نيوتن الثالث]] في الحركة (الفعل ورد الفعل) وتعتمد على كتلة الجسم ومربع انطلاق الجسم ونصف قطر الدوران، وتكون مسؤولة عن عدم السماح للجسم بالتحرك باتجاه مركز الدوران، كما أنها تساوي القوة المركزية مقداراً وتعاكسها اتجاهاً كما هو مذكور أعلاه.
قوة القصور الذاتي هي قوة مساوية للقوة المركزية بالمقدار ومعاكسة لها بالاتجاة وتؤثر على جسم يختلف عن الجسم الذي تؤثر علية القوة المركزية. فهي تطبيق [[قانون نيوتن الثالث|لقانون نيوتن الثالث]] في الحركة (الفعل ورد الفعل) وتعتمد على كتلة الجسم ومربع انطلاق الجسم ونصف قطر الدوران، وتكون مسؤولة عن عدم السماح للجسم بالتحرك باتجاه مركز الدوران، كما أنها تساوي القوة المركزية مقداراً وتعاكسها اتجاهاً كما هو مذكور أعلاه.


==كيفية حل المسائل المتعلقة بالحركة الدائرية==
== كيفية حل المسائل المتعلقة بالحركة الدائرية ==
# نرسم الجسم ونُبين القوى المؤثرة عليه أولا ثم نأخذ القوى التي تتجه نحو مركز الدوران دائماً كقوة مركزية.
# نرسم الجسم ونُبين القوى المؤثرة عليه أولا ثم نأخذ القوى التي تتجه نحو مركز الدوران دائماً كقوة مركزية.
# إذا كانت هذه القوى مائلة نُحللها إلى مركباتها وناخذ المركبة التي تتجه نحو مركز الدوران كقوة مركزية.
# إذا كانت هذه القوى مائلة نُحللها إلى مركباتها وناخذ المركبة التي تتجه نحو مركز الدوران كقوة مركزية.
# إذا كانت تؤثر على الجسم أكثر من قوة نحو مركز الدوران فنوجد المحصلة لهذة القوى (نجمع القوى التي هي باتجاه واحد، ونطرحهم لو كانوا باتجاهين متعاكسين)
# إذا كانت تؤثر على الجسم أكثر من قوة نحو مركز الدوران فنوجد المحصلة لهذة القوى (نجمع القوى التي هي باتجاه واحد، ونطرحهم لو كانوا باتجاهين متعاكسين)
# نساوي القوة أو محصلة القوة الى الحد (ك س<sup>2</sup>\نق) ونجد ما هو مطلوب من السؤال.
# نساوي القوة أو محصلة القوة الى الحد (ك س<sup>2</sup>\نق) ونجد ما هو مطلوب من السؤال.
# يُمكن الاستفادة من القوى التي تكون على المحور العمودي لايجاد بعض المجاهيل التي نحتاج اليها في الحل.
# يُمكن الاستفادة من القوى التي تكون على المحور العمودي لايجاد بعض المجاهيل التي نحتاج اليها في الحل.
سطر 78: سطر 77:
* أو محصلة وزن وشد كما في الكرة المربوطة بخيط وتدور بدائرة عمودية.
* أو محصلة وزن وشد كما في الكرة المربوطة بخيط وتدور بدائرة عمودية.


=== صيغ مشتقة ===
=== صيغ مشتقة ===
هناك صيغ مشتقة يمكن استعمالها مباشرة للحل وهي:
هناك صيغ مشتقة يمكن استعمالها مباشرة للحل وهي:
* '''مـ = س<sup>2</sup> \ نق ج''' ، مع المنعطفات الافقية.
* '''مـ = س<sup>2</sup> \ نق ج''' ، مع المنعطفات الافقية.
سطر 90: سطر 89:
الجسور ، المنحدرات ، سكة الالعاب المسلية ، كرة مربوطة بخيط تدور بدائرة عمودية.
الجسور ، المنحدرات ، سكة الالعاب المسلية ، كرة مربوطة بخيط تدور بدائرة عمودية.


==انظر أيضا==
== انظر أيضا ==
* [[زخم زاوي]].
* [[زخم زاوي]].
* [[معادلة حركة]].
* [[معادلة حركة]].
سطر 102: سطر 101:
* [[القاذفة (سلاح)]].
* [[القاذفة (سلاح)]].


==مصادر==
== مصادر ==
{{مراجع}}
{{مراجع}}


{{شريط بوابات|فيزياء}}
{{شريط بوابات|فيزياء}}


{{دائرة}}

[[تصنيف:حركة]]
[[تصنيف:دوران]]
[[تصنيف:دوران]]
[[تصنيف:علم الحركة المجردة]]
[[تصنيف:علم الحركة المجردة]]
[[تصنيف:ميكانيكا كلاسيكية]]
[[تصنيف:ميكانيكا كلاسيكية]]
[[تصنيف:حركة]]

نسخة 03:51، 7 سبتمبر 2017

الحركة الدائرية.
الحركة الدائرية.

الحركة الدائرية (بالإنجليزية: circular motion)‏ في الفيزياء هي حركة يتحرك الجسم فيها بمحاذاة محيط دائرة ثابتة القطر، وتكون الحركة بسرعة ثابتة مقداراً ومتغيرة اتجاهاً.

التسارع المركزي: هو تسارع الجسم في الحركة الدائرية المنتظمة، ويكون اتجاهه دائما نحو المركز ولذلك يسمى بتسارع مركزي.

تتضمن الأمثلة عن الحركة الدائرية:

أنواع الحركة الدائرية

رسم بياني للحركة الدائرية.

تعرف الحركة الدائرية بأنها حركة جسم على محيط دائرة وتكون على نوعين إما منتظمة أو غير منتظمة.

الحركة الدائرية المنتظمة

تحصل هذه الحركة عندما يقطع الجسم أقواس متساوية في أزمان متساوية ويتحقق ذلك إذا كان نصف قطر الدوران ثابت والانطلاق ثابت. ويكون للجسم تعجيل مركزي فقط.

الحركة الدائرية غير المنتظمة

تحصل هذه الحركة عندما يقطع الجسم أقواس غير متساوية في أزمان متساوية، ويتحقق ذلك إذا كان نصف قطر الدوران غير ثابت أو الانطلاق غير ثابت أو أن يكون كليهما غير ثابت . ويكون للجسم تعجيل مركزي وتعجيل مماسي.

  • ملاحظة: المماس للدائرة عند أي نقطة يمثل اتجاه السرعة في هذة النقطة.

مفاهيم في الحركة الدائرية

التعجيل المركزي

هو المعدل الزمني لتغير اتجاه الحركة، أي أن التعجيل المركزي ينشأ بسبب تغيير اتجاه الحركة دون الاعتماد على مقدارها، ويُحسب من العلاقة:

جم = س2 \ نق

حيث:

  • (جم) التعجيل المركزي ويقاس بوحدات (م\ث2).
  • (س) انطلاق الجسم ويقاس بوحدات (م\ث).
  • (نق) نصف قطر الدوران ويقاس بوحدات (م).

ومن مميزات هذا التعجيل أنه:

  • ثابت المقدار ومتغير الاتجاه إذا كانت الحركة الدائرية منتظمة.
  • متغير المقدار والاتجاه إذا كانت الحركة الدائرية غير منتظمة.

وفي كلتا الحالتين يتجه التعجيل نحو مركز الدوران، لذا سُمي بالتعجيل المركزي. ويُلاحظ أن التعجيل المركزي يعتمد على عاملين هما:

  • مربع الانطلاق.
  • ونصف قطر الدوران.

القوة المركزية

القوة المركزية هي القوة اللازمة لتغيير اتجاه الحركة بشكل مستمر والتي تحافظ على دوران الجسم في مساره الدائري، وتحسب من العلاقة التالية:

قم = ك س2\ نق ، وتقاس بوحدة النيوتن.

يمكن كتابة العلاقة السابقة بالشكل التالي قم = ك جم ، حيث (ك) تمثل كتلة الجسم وتقاس بوحدات الكتلة (كغم). وتمتاز هذه القوة بما يلي:

  1. تخضع لقانون نيوتن الثاني في الحركة.
  2. لايمكن لها أن تنجز شغل لعدم توفر الازاحة باتجاه المركز.
  3. قوة محصلة وليست معادلة (غير متزنة).
  4. الجسم الذي يخضع لها يكون غير متزن.
  5. تكون مساوية لقوة القصور الذاتي والتي تمنع الجسم من الحركة باتجاه مركز الدوران.
  6. يكون اتجاهها دائما باتجاه مركز الدوران (أي بنفس الاتجاه مع التعجيل المركزي).
  7. يعتمد مقدارها على مربع الانطلاق وكتلة الجسم ونصف قطر الدوران.
  8. لايمكن أن تكون صفر لأن الجسم في هذه الحالة يتحرك باتجاه المماس لحظة الكف عن التأثير وتكون حركتة خطية.
  9. يكون مقدارها ثابتاً إذا كانت الحركة الدائرية منتظمة، ومتغيراً اذا كانت الحركة غير منتظمة وفي كلتا الحالتين يكون الاتجاه متغير ولكنها تتجه نحو مركز الدائرة لذا سميت بالقوة المركزية.
  • ملاحظة: وجود القوة المركزية هو تطبيق لقانون نيوتن الأول في الحركة لأنها تعمل على تغيير حالة الجسم.

قوة القصور الذاتي

قوة القصور الذاتي هي قوة مساوية للقوة المركزية بالمقدار ومعاكسة لها بالاتجاة وتؤثر على جسم يختلف عن الجسم الذي تؤثر علية القوة المركزية. فهي تطبيق لقانون نيوتن الثالث في الحركة (الفعل ورد الفعل) وتعتمد على كتلة الجسم ومربع انطلاق الجسم ونصف قطر الدوران، وتكون مسؤولة عن عدم السماح للجسم بالتحرك باتجاه مركز الدوران، كما أنها تساوي القوة المركزية مقداراً وتعاكسها اتجاهاً كما هو مذكور أعلاه.

كيفية حل المسائل المتعلقة بالحركة الدائرية

  1. نرسم الجسم ونُبين القوى المؤثرة عليه أولا ثم نأخذ القوى التي تتجه نحو مركز الدوران دائماً كقوة مركزية.
  2. إذا كانت هذه القوى مائلة نُحللها إلى مركباتها وناخذ المركبة التي تتجه نحو مركز الدوران كقوة مركزية.
  3. إذا كانت تؤثر على الجسم أكثر من قوة نحو مركز الدوران فنوجد المحصلة لهذة القوى (نجمع القوى التي هي باتجاه واحد، ونطرحهم لو كانوا باتجاهين متعاكسين)
  4. نساوي القوة أو محصلة القوة الى الحد (ك س2\نق) ونجد ما هو مطلوب من السؤال.
  5. يُمكن الاستفادة من القوى التي تكون على المحور العمودي لايجاد بعض المجاهيل التي نحتاج اليها في الحل.

صور مختلفة للقوة المركزية

القوة المركزية قد تكون كالآتي:

  • إما أن تكون قوة شد كما في الخيط أو الوتر أو السلك المربوط به كرة تدور بدائرة افقية.
  • أو أن تكون قوة احتكاك كما في المنعطفات الأفقية.
  • أو تكون قوة رد فعل كما في سكة القطار وجهاز التسلية الدوار.
  • أو مركبة قوة الشد الافقية كما في البندول المخروطي.
  • أو المركبة الأفقية لرد الفعل كما في المنعطفات الافقية المائلة.
  • أو محصلة وزن ورد فعل كما في الجسور والمنحدرات.
  • أو محصلة وزن وشد كما في الكرة المربوطة بخيط وتدور بدائرة عمودية.

صيغ مشتقة

هناك صيغ مشتقة يمكن استعمالها مباشرة للحل وهي:

  • مـ = س2 \ نق ج ، مع المنعطفات الافقية.
  • ظا هـ = س2 \ نق ج ، مع كل المنعطفات المائلة بما فيها الدراجة والطائرة والبندول المخروطي
  • مـ = نق ج \ س2 ، مع جهاز التسلية الدوار.

من التطبيقات الرياضية على الحركة الدائرية المنتظمة

كرة مربوطة بخيط تدور بدائرة أفقية ، عربة على مسار دائري أفقي ومسار مائل ، السكة الحديد ، الجهاز الدوار ، الدراجة ، الطائرة ، البندول المخروطي ، دولاب الهواء.

من التطبيقات الرياضية على الحركة الدائرية غير المنتظمة

الجسور ، المنحدرات ، سكة الالعاب المسلية ، كرة مربوطة بخيط تدور بدائرة عمودية.

انظر أيضا

مصادر