جميعنا شاهدنا عروض التزلج على الجليد، ونعلم أن المتزلجين يضمون أذرعهم إلى أجسادهم فتزداد سرعة دورانهم، ويفتحون أذرعهم عندما يريدون جميعنا شاهدنا عروض التزلج على الجليد، ونعلم أن المتزلجين يضمون أذرعهم إلى أجسادهم فتزداد سرعة دورانهم، ويفتحون أذرعهم عندما يريدون دورانًا أبطأ. هل تساءلت يوما ما هو السبب الفيزيائي الذي يجعل سرعة الدوران تزيد عند ضم اليدين بينما تنقص عند إبعادهما؟
لكي نجيب على هذا السؤال علينا أن نتطرق إلى مصطلح مهم جدا في الميكانيك الكلاسيكي، وهو الزخم الزاوي.
رأينا سابقا التقابل بين الحركة الخطية والحركة الدورانية.وكما أن الزخم الخطي يعتمد على الكتلة والسرعة، فإن الزخم الزاوي لجسم يدور حول محور يعتمد على عزم القصور الذاتي وسرعة الدوران: L = Iω ،حيث I هو عزم القصور الذاتي و ω هي السرعة الزاوية .الزخم الزاوي هو كمية محفوظة ، أي أن حاصل I × ω يبقى ثابت.
بالعودة إلى المتزلج ، عندما يضم ذراعيه إلى جسمه، تقترب كتلة ذراعيه من محور الدوران، فينخفض عزم القصور الذاتي I . واذا لم يكن يوجد محصلة عزم دوران خارجي مؤثر على المتزلج، يبقى زخمه الزاوي محفوظ ، لذلك يجب أن تزداد السرعة الزاوية ω حتى يبقى الزخم الزاوي بنفس المقدار.
وعندما يمد المتزلج ذراعيه بعيدا عن جسمه، تنخفض سرعة دورانه.
هنا يجب الانتباه إلى نقطتين مهمتين جدا :
أولًا: الزخم الزاوي له مقدار واتجاه.اتجاهه مرتبط باتجاه محور الدوران، ويمكن تحديده باستخدام قاعدة اليد اليمنى.لذلك عندما نقول إن الزخم الزاوي محفوظ، فنحن لا نقصد أن مقداره فقط يبقى ثابت ، بل إن اتجاهه أيضا .
ثانيا والأهم : لكي يبقى الزخم الزاوي محفوظ على نظام معين ( شخص + كرسي ) على سبيل المثال ، يجب أن تكون محصلة عزوم الدوران ( Torque ) الخارجية المؤثرة على هذا النظام مساوية للصفر .
فإذا كان شخص يجلس على كرسي دوار والنظام ( شخص +كرسي ) بحالة سكون، فإن الزخم الزاوي الكلي يساوي صفر. وبدء حركة دورانية للنظام سوف يكون مستحيل ما لم يتم الاعتماد على مصدر عزم دوران خارجي ( ان يدفع نفسه بالاستناد الى حائط او ان شخص يقوم باعطائه دفع ) وأي محاولة لتدوير جزء من النظام يقابله دوران جزء اخر بالاتجاه المعاكس بطريقة يبقى فيها الزخم الزاوي الكلي مساوي للصفر.
مثال آخر :يقف شخص ساكنا على منصة تستطيع الدوران بحرية حول محور شاقولي. يقوم شخص آخر بتدوير عجلة دراجة بالاتجاه الموجب للدوران بحيث يكون اتجاه زخمها الزاوي للاعلى ثم يسلمها إليه وهي ما تزال تدور.
الشخص والمنصة ساكنان، ولذلك زخمهما الزاوي يساوي صفر، بينما تملك العجلة زخم زاوي في اتجاه الأعلى. إذن الزخم الزاوي الكلي للنظام هو مساوي لزخم العجلة أي L.
الآن يقوم الشخص الذي يقف على المنصة بقلب العجلة رأسا على عقب وهي ما تزال تدور بحيث يصبح اتجاه دورانها بالاتجاه السالب للدوران وبهذا يصبح اتجاه زخمها الزاوي نحو الاسفل.

ماذا تعتقد انه سوف يحدث ؟ هل سيبقى الشخص ساكن أم انه سيبدأ بالدوران ؟
الجواب : سيبدأ بالدوران والسبب هو انحفاظ الزخم الزاوي الكلي. فالعجلة يتغير اتجاه زخمها الزاوي نحو الاسفل فيصبح سالب (L-) ، لذلك يجب أن يظهر زخم زاوي معاكس لهذا التغير حتى يبقى الزخم الزاوي الكلي للنظام كما كان قبل قلب العجلة مساوي ل L .
لذلك سوف يبدأ الشخص تلقائيا بالدوران بعكس اتجاه دوران العجلة و يكتسب زخم زاوي مقداره 2L باتجاه الاعلى لكي يعوض هذا التغير بحيث يبقى المجوع 2L -L =L كما كان قبل .
ليس من الضرورة قلب العجلة راس على عقب ، يمكن تحريكها من الوضع الشاقولي الى الافقي .فعليا أي تغيير في اتجاه محور العجلة سيقابله تغير في دوران الشخص بحيث يبقى الزخم الزاوي الكلي للنظام محفوظ.

#الفيزياء #الزخم_الزاوي #الحركة_الدورانية #عزم_القصور_الذاتي #انحفاظ_الزخم_الزاوي #عزم_الدوران #الميكانيك_الكلاسيكي #قوانين_الفيزياء #تبسيط_الفيزياء #فيزياء_مبسطة #فيزياء #علوم #تعلم_الفيزياء #AngularMomentum #RotationalMotion #MomentOfInertia #Physics أبطأ. هل تساءلت يوما ما هو السبب الفيزيائي الذي يجعل سرعة الدوران تزيد عند ضم اليدين بينما تنقص عند إبعادهما؟لكي نجيب على هذا السؤال علينا أن نتطرق إلى مصطلح مهم جدا في الميكانيك الكلاسيكي، وهو الزخم الزاوي.رأينا سابقا التقابل بين الحركة الخطية والحركة الدورانية.وكما أن الزخم الخطي يعتمد على الكتلة والسرعة، فإن الزخم الزاوي لجسم يدور حول محور يعتمد على عزم القصور الذاتي وسرعة الدوران: L = Iω ،حيث I هو عزم القصور الذاتي و ω هي السرعة الزاوية .الزخم الزاوي هو كمية محفوظة ، أي أن حاصل I × ω يبقى ثابت.بالعودة إلى المتزلج ، عندما يضم ذراعيه إلى جسمه، تقترب كتلة ذراعيه من محور الدوران، فينخفض عزم القصور الذاتي I . واذا لم يكن يوجد محصلة عزم دوران خارجي مؤثر على المتزلج، يبقى زخمه الزاوي محفوظ ، لذلك يجب أن تزداد السرعة الزاوية ω حتى يبقى الزخم الزاوي بنفس المقدار.وعندما يمد المتزلج ذراعيه بعيدا عن جسمه، تنخفض سرعة دورانه.هنا يجب الانتباه إلى نقطتين مهمتين جدا : أولًا: الزخم الزاوي له مقدار واتجاه.اتجاهه مرتبط باتجاه محور الدوران، ويمكن تحديده باستخدام قاعدة اليد اليمنى.لذلك عندما نقول إن الزخم الزاوي محفوظ، فنحن لا نقصد أن مقداره فقط يبقى ثابت ، بل إن اتجاهه أيضا . ثانيا والأهم : لكي يبقى الزخم الزاوي محفوظ على نظام معين ( شخص + كرسي ) على سبيل المثال ، يجب أن تكون محصلة عزوم الدوران ( Torque ) الخارجية المؤثرة على هذا النظام مساوية للصفر . فإذا كان شخص يجلس على كرسي دوار والنظام ( شخص +كرسي ) بحالة سكون، فإن الزخم الزاوي الكلي يساوي صفر. وبدء حركة دورانية للنظام سوف يكون مستحيل ما لم يتم الاعتماد على مصدر عزم دوران خارجي ( ان يدفع نفسه بالاستناد الى حائط او ان شخص يقوم باعطائه دفع ) وأي محاولة لتدوير جزء من النظام يقابله دوران جزء اخر بالاتجاه المعاكس بطريقة يبقى فيها الزخم الزاوي الكلي مساوي للصفر.مثال آخر :يقف شخص ساكنا على منصة تستطيع الدوران بحرية حول محور شاقولي. يقوم شخص آخر بتدوير عجلة دراجة بالاتجاه الموجب للدوران بحيث يكون اتجاه زخمها الزاوي للاعلى ثم يسلمها إليه وهي ما تزال تدور.الشخص والمنصة ساكنان، ولذلك زخمهما الزاوي يساوي صفر، بينما تملك العجلة زخم زاوي في اتجاه الأعلى. إذن الزخم الزاوي الكلي للنظام هو مساوي لزخم العجلة أي L.الآن يقوم الشخص الذي يقف على المنصة بقلب العجلة رأسا على عقب وهي ما تزال تدور بحيث يصبح اتجاه دورانها بالاتجاه السالب للدوران وبهذا يصبح اتجاه زخمها الزاوي نحو الاسفل.ماذا تعتقد انه سوف يحدث ؟ هل سيبقى الشخص ساكن أم انه سيبدأ بالدوران ؟ الجواب : سيبدأ بالدوران والسبب هو انحفاظ الزخم الزاوي الكلي. فالعجلة يتغير اتجاه زخمها الزاوي نحو الاسفل فيصبح سالب (L-) ، لذلك يجب أن يظهر زخم زاوي معاكس لهذا التغير حتى يبقى الزخم الزاوي الكلي للنظام كما كان قبل قلب العجلة مساوي ل L .لذلك سوف يبدأ الشخص تلقائيا بالدوران بعكس اتجاه دوران العجلة و يكتسب زخم زاوي مقداره 2L باتجاه الاعلى لكي يعوض هذا التغير بحيث يبقى المجوع 2L -L =L كما كان قبل . ليس من الضرورة قلب العجلة راس على عقب ، يمكن تحريكها من الوضع الشاقولي الى الافقي .فعليا أي تغيير في اتجاه محور العجلة سيقابله تغير في دوران الشخص بحيث يبقى الزخم الزاوي الكلي للنظام محفوظ. #الفيزياء #الزخم_الزاوي #الحركة_الدورانية #عزم_القصور_الذاتي #انحفاظ_الزخم_الزاوي #عزم_الدوران #الميكانيك_الكلاسيكي #قوانين_الفيزياء #تبسيط_الفيزياء #فيزياء_مبسطة #فيزياء #علوم #تعلم_الفيزياء #AngularMomentum #RotationalMotion #MomentOfInertia #Physicsمجلة ايليت فوتو ارت.