ماهو مفهوم عزم القوة فيزيائيا وكيف يتم حسابه..؟

رأينا سابقا أن الجسم قد يغير سرعته الزاوية، أي يكتسب تسارع زاوي . لكن ما الذي يسبب هذا التغير أصلا ؟ ولماذا يمكن لقوة صغيرة أحيانا أن تجعل جسمًا يدور بسهولة، بينما نحتاج إلى قوة أكبر إذا أثرت في مكان آخر؟لفهم ذلك نحتاج إلى شرح مفهوم مهم في الحركة الدورانية: عزم القوة (Torque).عزم القوة هو مقياس لميل القوة إلى إحداث دوران لجسم حول نقطة أو محور. ويمكن اعتباره النظير الدوراني للقوة في الحركة الخطية؛ فكما يمكن للقوة أن تسبب تسارع خطي ، يمكن لعزم القوة أن يسبب تسارع زاوي.ولكن لماذا نتحدث عن العزم بدلا من القوة وحدها ؟خذ الباب كمثال. عندما تريد فتحه فإنك تدفعه عادة عند المقبض، أي عند نقطة بعيدة عن المفصلات. جرب أن تؤثر بالقوة نفسها بالقرب من المفصلات وستجد أن تدوير الباب أصبح أصعب بكثير، رغم أنك لم تغير مقدار القوة التي تؤثر بها.إذا قدرة القوة على إحداث دوران لا تعتمد على مقدارها فقط، بل تعتمد أيضًا على مكان تأثيرها بالنسبة إلى محور الدوران. اتجاه القوة التي تؤثر بها مهم ايضا، فإذا دفعت الباب بشكل عمودي عليه فسيدور بسهولة، بينما إذا دفعته باتجاه المفصلات فلن تسبب القوة دورانًا. يعطى مقدار عزم القوة بالعلاقة: τ = rF sin θحيث τ مقدار عزم القوة، وF مقدار القوة المؤثرة، وr المسافة بين محور الدوران ونقطة تأثير القوة، وθ الزاوية بين اتجاه القوة و r. ويقاس العزم بوحدة نيوتن.متر (N·m).وعزم القوة كمية متجهة، أي أن له مقدارًا واتجاهًا. ويحدد اتجاهه باستعمال قاعدة اليد اليمنى.ماذا تخبرنا هذه العلاقة؟أولا، كلما زادت القوة زاد العزم. وهذا أمر متوقع، فدفع الباب بقوة أكبر يجعل تدويره أسهل. ولكن العلاقة تخبرنا أيضًا أن العزم يزداد كلما ابتعدت نقطة تأثير القوة عن محور الدوران.وهذا ما يحدث مثلا عند استعمال مفتاح ربط لفك برغي عجلة سيارة. إذا كان فكها صعبًا فإن استخدام مفتاح أطول يسمح لنا بالتأثير بالقوة نفسها مع عزم أكبر.وأيضا تعتمد قدرة القوة على تدوير الجسم على الزاوية التي تؤثر بها. لنعد مرة أخرى إلى الباب. إذا أثرت بالقوة بشكل عمودي على المقبض يكون العزم باعلى قيمة لان sin 90° = 1. ويصبح العزم: τ = rF.أما إذا امسكت حافة الباب واثرت بالقوة باتجاه الداخل فتكون الزاوية 0° أو 180°، وفي هذه الحالة يكون العزم صفر والقوة لن تسبب أي دوران .في الحالة التي تؤثر فيها عدة قوى على الجسم في الوقت نفسه ،هنا نهتم بمحصلة العزوم.اذا كانت محصلة العزوم تساوي صفر اي Στ = 0 ،نقول ان الجسم في حالة توازن دوراني . هنا يجب الانتباه الى ملاحظتين مهمتين :التوازن الدوراني يعني أن الجسم لا يملك تسارع زاوي ولا يقتضي بالضرورة عدم وجود دوران مثلا المروحة التي تدور بسرعة ثابتة . عندما تكون محصلة العزوم لجسم هي صفر ، اذا كان ساكنا سوف يبقى ساكنا واذا كان يدور فسوف يدور بسرعة زاوية ثابتة. #الفيزياء #عزم_القوة #الحركة_الدورانية #التوازن_الدوراني #محصلة_العزوم #التسارع_الزاوي #السرعة_الزاوية #الميكانيكا #الديناميكا #تبسيط_الفيزياء #تعلم_الفيزياء #فيزياء_ببساطة#مجلة ايليت فوتو ارت.

أخر المقالات

منكم وإليكم