الفرق بين قوة الطرد المركزي والجذب

جدول المحتويات:

الفرق الرئيسي - قوة الطرد المركزي مقابل قوة الجاذبية
ما هي قوة الجاذبية المركزية
ما هي قوة الطرد المركزي
الفرق بين قوة الطرد المركزي والجذب

الفرق الرئيسي - قوة الطرد المركزي مقابل قوة الجاذبية

هناك قوى تعمل على أي جسم يسير في مسار دائري. اعتمادًا على نوع الإطار المرجعي الذي يتم من خلاله ملاحظة الكائن ، قد تظهر القوى للعمل على الكائن بشكل مختلف. ال الفرق الرئيسي بين قوة الطرد المركزي وقوة الجاذبية تؤثر قوة الجاذبية على الكائن باتجاه مركز المسار الدائري. فى المقابل، قوة الطرد المركزي هي قوة ظاهرة تؤثر على الجسم في اتجاه مشير بعيدًا عن مركز الدائرة. لا يرى المراقب في إطار مرجعي بالقصور الذاتي قوة طرد مركزي. فقط المراقب في إطار مرجعي دوار والذي يدور مع الكائن في حركة دائرية يدرك قوة الطرد المركزي.

ما هي قوة الجاذبية المركزية

يتسارع الجسم كلما تغيرت سرعته. نظرًا لأن السرعة عبارة عن كمية متجهة ، فيمكن تغييرها إما بتغيير حجمها (السرعة) أو اتجاه الحركة. أي جسم يسير في مسار دائري يتغير اتجاهه باستمرار ، مما يعني أنه يتسارع باستمرار. وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، نظرًا لأن الجسم يتسارع ، يجب أن يكون له قوة ناتجة تعمل عليه. من خلال النظر في التمثيل المتجه لسرعة جسم يسير في مسار دائري ، ثم تطبيق قانون نيوتن الثاني على هذا التسارع ، وجدنا أن قوة الجاذبية المركزية على جسم يتحرك في مسار دائري تعمل دائمًا باتجاه مركز الدائرة ، وأن هذه القوة الجاذبة

يمكن أن تعطى بواسطة:

أين

هي الكتلة و

هي سرعة الجسم ، و

هو نصف قطر المسار الدائري للكائن.

ما هي قوة الطرد المركزي

ضع في اعتبارك الرجل الذي على وشك تنفيذ "رمي المطرقة" كما هو موضح أدناه:

قاذف مطرقة

عندما يقوم قاذف المطرقة بتدوير المطرقة ، فإنه يدور أيضًا مع المطرقة. بمعنى آخر ، هو والمطرقة في إطار مرجعي دوار. عندما ينظر إلى المطرقة ، يرى (فيما يتعلق بنفسه) أن المطرقة ثابتة. إنه يشعر بشد في المقبض ولذا فهو يعرف أن المطرقة تسحب المقبض بعيدًا عنه. مع قانون نيوتن الثالث ، استنتج أن المقبض يجب أن يسحب المطرقة تجاهه.

ومع ذلك ، يعتقد قاذف المطرقة أن المطرقة في حالة سكون. إنه يعرف أيضًا أن المطرقة يتم سحبها نحوه ، لذلك وفقًا لقانون نيوتن الأول ، استنتج أنه لا بد من وجود قوة أخرى تعمل على المطرقة ، تسحبها بعيدًا عنه مباشرة. هذه القوة طاردة مركزية: تعني كلمة "نابذة" هنا أن هذه القوة المحسوسة تحاول سحب الجسم بعيدًا عن مركز المسار الدائري للكائن (بالطبع ، لا يعرف قاذف المطرقة أن المطرقة تتحرك في مسار دائري ، ولكن إذا شرح لاحقًا القوى التي لاحظها لشخص آخر لاحظ قاذف المطرقة من إطار مرجعي بالقصور الذاتي ، فسيحدد هذا الشخص أن قوة "الطرد المركزي" كانت موجهة بعيدًا عن مركز المسار الدائري).

المطرقة ليست في حالة سكون في إطار مرجعي بالقصور الذاتي. إن المراقب الذي ينظر إلى المطرقة من إطار مرجعي بالقصور الذاتي سيرى المطرقة تتحرك في مسار دائري ولن يجد قوة طرد مركزي. في الواقع ، إذا نظرت إلى المطرقة من إطار مرجعي بالقصور الذاتي ، فستحدد قوتين تعملان على المطرقة ، والتوتر على طول المقبض ووزن المطرقة:

القوى المؤثرة على المطرقة

يعمل الشد على طول مقبض المطرقة ، ويسحب المطرقة نحو الدائرة بينما تحاول الجاذبية سحب المطرقة لأسفل. قوة الجاذبية المركزية هي القوة المحصلة تجاه المركز. على سبيل المثال ، إذا كان قاذف المطرقة يقوم بتدوير المطرقة في دائرة أفقية في ذلك الوقت ، فإن القوة الناتجة باتجاه مركز الدائرة ستكون

يناقش الفيديو أدناه أيضًا الفرق بين قوى "الجاذبية المركزية" و "الطاردة المركزية" للأجسام التي تتحرك في مسارات دائرية:

غالبًا ما يُنظر إلى قوة الطرد المركزي على أنها قوة "وهمية" لأنه لا يمكن ملاحظتها من إطار مرجعي بالقصور الذاتي وأيضًا لعدم وجود "تفاعل" حقيقي يمكن للمرء أن يشير إليه ، من أجل شرح أصله. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، من المفيد تخيل قوى الطرد المركزي كما لو كانت حقيقية ، خاصة إذا كنت تصمم أشياء ستصبح جزءًا من نظام دوار!