▷ ما هو زوج القوة؟ (الصيغة والأمثلة)

تشرح هذه المقالة ماهية ازدواج القوة وكيفية حساب عزم ازدواج القوة. بالإضافة إلى ذلك، ستجد خصائص عزم الدوران ومثالًا ملموسًا لكيفية إجراء الحساب.

ما هو زوج القوة؟

زوج القوة هو نظام يتكون من قوتين متوازيتين لهما نفس الحجم ولكن في اتجاهين متعاكسين. بالإضافة إلى ذلك، تنتج قوى زوج من القوى حركة دورانية على الجسم.

على سبيل المثال، عندما تدير عجلة القيادة في السيارة بكلتا يديك، فإنك تطبق بعض القوى على عجلة القيادة.

من الخصائص المهمة لزوج من القوى أن القوة الناتجة للنظام هي صفر، حيث أن القوتين المطبقتين لهما نفس الاتجاه والكثافة ولكن اتجاههما معاكس. وبالتالي فإن النظام في توازن القوى.

➤ انظر: كيفية حساب القوة المحصلة

في الفيزياء، يُطلق على زوج القوى أيضًا اسم عزم الدوران أو ببساطة عزم الدوران.

لحظة بعض القوى

تولد قوتان قوتان لحظة على الجسم يتم تطبيقها. عزم زوج من القوى يساوي مقدار القوة في النظام مضروبًا في المسافة التي تفصل بين القوتين.

$M=F_1\cdot d=F_2\cdot d$

يتم إنشاء العزم الإجمالي (أو عزم الدوران) لزوج من القوى في مركز الجسم الصلب بواسطة القوتين. وبما أن القوتين لهما نفس الوحدة ولكن اتجاههما معاكس، فكلتاهما تولد عزمًا له نفس المقدار ونفس الاتجاه.

لذلك، من السهل جدًا توضيح صيغة اثنتين من القوى؛ يكفي إضافة قيمة اللحظتين الناتجتين عن القوى:

$\begin{aligned}M&=F_1\cdot \cfrac{d}{2}+F_2\cdot \cfrac{d}{2} \\[1ex]&=F_1 \cdot \cfrac{d}{2 }+F_1 \cdot \cfrac{d}{2}\\[2ex] & = F_1\cdot d \\[2ex] &=F_2 \cdot d\end{aligned}$

يولد عزم قوتين حركة دورانية للجسم، وبالتالي فهو ليس في حالة توازن دوراني. بمعنى آخر، الجسم الصلب يكون في توازن القوة ولكن ليس في توازن العزم.

مثال لبعض القوى

بالنظر إلى تعريف اثنتين من القوى، سنرى مثالاً لكيفية حساب عزم اثنتين من القوى لإنهاء استيعاب المفهوم.

احسب العزم الناتج عن قوتين مقدارهما 16 N يفصل بينهما مسافة 3 m.

لتحديد عزم قوة عزم التمرين يجب علينا تطبيق الصيغة التي رأيناها في القسم أعلاه:

$M=F_1\cdot d$

والآن نقوم ببساطة باستبدال البيانات من المشكلة في الصيغة وحساب عزم القوى:

$M=16\cdot 3=48 \ Nm$

خصائص عزم الدوران القوة

بشكل عام، الأزواج القوة لديهم الخصائص التالية:

يمكن نقل قوتين وفقًا لاتجاه قوى النظام ولا يتغير التأثير الذي تسببه.
يمكنك أيضًا نقل زوج من القوى إلى مستوى آخر موازٍ، حيث أن التأثير الناتج سيكون هو نفسه.
عندما يدور الجسم الصلب حول نقطة المنتصف، يمكن تحويل زوج من القوى إلى قوة واحدة مكافئة تولد نفس اللحظة.
رياضيًا، يمكن استبدال اثنتين من القوى بنظام مكافئ بقوى ذات حجم مختلف وذراع بأطوال مختلفة، وهو ما يكفي للحفاظ على لحظة القوة المولدة.