▷ القوة العرضية

تشرح هذه المقالة ما هي القوة العرضية في الفيزياء. لذلك، سوف تكتشف معنى القوة العرضية، وكيفية حساب القوة العرضية، وتدريبًا محلولاً.

ما هي القوة العرضية؟

القوة العرضية هي القوة التي تؤثر على الجسم الذي يصف حركة دائرية غير منتظمة. على وجه التحديد، القوة العرضية هي مماسة للمسار الدائري للجسم وهي القوة التي تجعل الجسم يغير حجم سرعته.

لذلك، القوة العرضية هي القوة التي تغير السرعة العرضية للجسم الذي يصف مسارًا دائريًا.

على سبيل المثال، إذا قام جسم متحرك بحركة دائرية وكانت القوة العرضية المؤثرة عليه موجبة، فإن السرعة العرضية للجسم المتحرك ستزداد، مما يعني أن الجسم المتحرك سوف يدور بشكل أسرع فأسرع.

كما ترون في الصورة السابقة، القوة العرضية (F _t ) مماسة لمسار الجسم الذي يقوم بالحركة الدائرية. وفي المقابل، تكون القوة الجاذبة المركزية (F _c ) متعامدة مع القوة العرضية وتشير نحو مركز المسار الدائري. أدناه سنرى ما هي الاختلافات بين القوة العرضية وقوة الجذب المركزي.

ضع في اعتبارك أن القوة العرضية تساوي صفرًا في وحدة MCU، نظرًا لأن السرعة الزاوية في هذه الحالات تكون ثابتة، وبالتالي فإن السرعة العرضية لا تغير قيمتها.

➤ انظر: ما هو MCU؟

صيغة القوة العرضية

القوة العرضية تساوي كتلة الجسم المتحرك مضروبة في التسارع العرضي . يمكن أيضًا حساب القوة العرضية عن طريق ضرب كتلة الجسم في التسارع الزاوي في نصف قطر المسار الدائري.

وبالتالي فإن صيغة القوة العرضية هي كما يلي:

ذهب:

$F_t$

هي القوة العرضية.
$m$

هي كتلة الجسم المتحرك الذي يصف الحركة الدائرية.
$a_t$

هو التسارع العرضي (أو التسارع الخطي).
$\Delta v_t$

هو الاختلاف في السرعة العرضية (أو السرعة الخطية).
$\Delta t$

هو الاختلاف الزمني.
$\alpha$

هو التسارع الزاوي.
$r$

هو نصف قطر مسار الحركة الدائرية.

يجب تفسير قيمة القوة العرضية على النحو التالي:

F _t >0 : إذا كانت القوة العرضية موجبة، فهذا يعني أن مقدار سرعة الهاتف المحمول يزداد مع مرور الوقت. ولذلك يصف الهاتف المحمول حركة دائرية ذات تسارع زاوي إيجابي.
F _t <0 : إذا كانت القوة العرضية سالبة، فهذا يعني أن سعة سرعة الهاتف المحمول تتناقص مع مرور الوقت. ولذلك يصف الهاتف المحمول حركة دائرية ذات تسارع زاوي سلبي.
F _t =0 : إذا كانت القوة العرضية تساوي صفراً، فهذا يعني أن مقدار سرعة المتحرك ثابت. لذلك يصف الهاتف المحمول حركة دائرية موحدة (MCU).

مثال على حساب القوة العرضية

بمجرد أن نرى تعريف القوة العرضية وما هي صيغتها، سنرى مثالًا محلولاً لكيفية حساب هذا النوع من القوة.

جسم متحرك كتلته m=7 كجم يصف حركة دائرية بسرعة منتظمة. في الوقت t _i = 2 s كانت سرعته العرضية 5 m/s وفي الوقت t _f = 6 s كانت سرعته العرضية 11 m/s. ما هي القوة العرضية المؤثرة على الهاتف المحمول؟

للعثور على القوة العرضية، يجب علينا تطبيق الصيغة الموضحة في القسم السابق:

$F_t=m\cdot \cfrac{\Delta v_t}{\Delta t}=m\cdot \cfrac{v_{t_f}-v_{t_i}}{t_f-t_i}$

في هذه الحالة، توفر لنا المشكلة بالفعل جميع البيانات اللازمة، لذلك نستبدل القيم في الصيغة ونحسب القوة العرضية:

$F_t=7\cdot \cfrac{11-5}{6-2}=7\cdot 1.5= 10.5\N$

في الختام، فإن القوة العرضية سوف تتسبب في زيادة سرعة الجسم المتحرك بشكل منتظم، وبالتالي فإن الجسم المتحرك سوف يؤدي حركة دائرية متسارعة بشكل منتظم (MCUA).

➤ انظر: ما هو MCUA؟

القوة العرضية والقوة الجاذبة المركزية

وأخيرًا، سنرى ما هو الفرق بين القوة المماسية والقوة الجاذبة المركزية، حيث أن هاتين القوتين تظهران في الحركات الدائرية.

القوة الجاذبة المركزية هي القوة التي تجعل الجسم يغير اتجاهه في حركة دائرية. القوة الجاذبة المركزية هي قوة شعاعية تظهر في حركات دائرية وتشير إلى مركز المسار الدائري.

وبالتالي فإن الفرق بين القوة العرضية والقوة الجاذبة المركزية هو أن القوة العرضية تعدل وحدة سرعة المتحرك التي تصف حركة دائرية، ومن ناحية أخرى فإن القوة الجاذبة المركزية تغير اتجاه سرعة المتحرك.

بالإضافة إلى ذلك، تظهر قوة الجذب المركزي في أي نوع من الحركة الدائرية، لأنها القوة التي تجعل الجسم المتحرك يقوم بمسار دائري. لكن القوة العرضية تكون صفرًا عندما تكون الحركة الدائرية منتظمة، لأن سرعة الجسم المتحرك تكون ثابتة.

➤ انظر: ما هي القوة الجاذبة المركزية؟

ما هي القوة العرضية؟

صيغة القوة العرضية

مثال على حساب القوة العرضية

القوة العرضية والقوة الجاذبة المركزية

اترك تعليقا إلغاء الرد