لدينا حتى الان قانون نيوتن الثاني للحركة الخطية والذي يعطى بالعلاقة F = ma. والسؤال: هل يمكننا أن نستنتج قانون مماثل للحركة الدورانية؟
نعلم أن محصلة القوى تؤثر على الجسم وتسبب له تسارع في الحركة الخطية. وأيضا وجدنا في الحركة الدورانية أن محصلة عزم القوة (Torque) تؤثر على الجسم وتكسبه تسارع زاوي . إذا الدور الذي تلعبه القوة F في الحركة الخطية هو نفس الدور الذي يلعبه عزم القوة في الحركة الدورانية. هدا يعني أن قانون نيوتن الثاني للحركة الدورانية سوف يكون من الشكل:
عزم القوة = كمية معينة × التسارع الزاوي
نحتاج أن نجد ما هي هذه الكمية المعينة التي سوف تلعب دور الكتلة m في الحركة الخطية. هذه الكمية هي mr² وتسمى بعزم القصور الذاتي ويرمز لها بالرمز I. وبالتالي يصبح قانون نيوتن الثاني للحركة الدورانية : τ = Iα. حيث α هو التسارع الزاوي ورمزه ( Alpha).
( يمكن ان يعبر عن عزم القصور الذاتي بعلاقة مختلفة عن mr² وذلك حسب شكل الجسم وكيفية توزيع كتلته بالنسبة لمحور الدوران، ولكننا هنا نفترض أبسط حالة) .
عزم القصور الذاتي يعبر عن مدى صعوبة تغيير الحركة الدورانية للجسم، وهو مشابه لما تمثله الكتلة m في الحركة الخطية. أي أن جسم كتلته كبيرة يصعب تسريعه خطيا ، وأيضا الجسم الذي يمتلك عزم قصور ذاتي كبير يصعب تغيير حركته الدورانية سواء تدويره أو ايقاف دورانه .

وهذا منطقي إذا نظرنا إلى العلاقة:I = mr² ،نجد أنه كلما زادت كتلة الجسم زاد عزم قصوره الذاتي. تخيل أنك تربط كرة كتلتها 5kg بحبل طوله 1m ، تدويرها أصعب من كرة كتلتها500g مربوطة بنفس الحبل.وفي الوقت نفسه، تدوير كرة كتلتها 500 g مربوطة بحبل طوله 1m أسهل من تدوير نفس الكرة عندما تكون مربوطة بحبل طوله 10m. أي أن عزم القصور الذاتي لا يعتمد على الكتلة فقط، بل أيضا على كيفية توزيع هذه الكتلة وبعدها عن محور الدوران.
يمكننا بنفس أسلوب المقارنة أن نتوقع أيضًا شكل الطاقة الحركية لجسم يدور. ففي الحركة الخطية لدينا:K = ½mv²
وفي الحركة الدورانية تحل I محل m، وتحل السرعة الزاوية ω محل السرعة الخطية v، فنحصل على الطاقة الحركية الدورانية: K = ½Iω² حيث ωهي السرعة الزاوية.
سؤال للنقاش : لنفترض أن هناك جسم يتحرك حركة خطية ويدور حول محوره بنفس الوقت ، كما في الحالة عندما ترمي كرة السلة وتجعلها تدور . ما هي الطاقة الحركية في هذه الحالة؟

#الفيزياء #فيزياء #علم_الفيزياء #ميكانيكا #الميكانيكا #الحركة_الدورانية #عزم_القوة #عزم_القصور_الذاتي #قوانين_نيوتن #الطاقة_الحركية #التسارع_الزاوي #تبسيط_الفيزياء #علوم #مفاهيم_فيزيائية#م٠لة ايليت فوتو ارت.