المشاركة الأصلية كتبت بواسطة فيزيائي مجد
الى الاستاذ محمد الرجاء الاجابة عن التالي
1-متى نحول الوحدات للمتر ومتى نخليها بالcm
2-هل العجلة في الحركة الدائرية المنتظمة تكون منتظمة وهل اتجاهها ثابت ام متغير
3-هل الضوء موجة ميكانيكية ام غير ميكانيكية
4-هل الجسم في الحركة الدائرية المنتظمة يكون متزن
5-ما هي اشارة V بالحركة التوافقية البسيطة وهل هي باتجاه F ام لا
6-هل هناك خطا مطبعي بالكتاب بقانون شدة الموجة ام لا
مع جزيل الشكر
|
بسم الله الرحمن الرحيم
أسئلتك أخي الكريم جميلة جداً، ومع أنها تبدو بسيطة وسهلة إلا أنها مهمة.
وأتقدم بالشكر للأستاذ الفاضل محمد سعيد السكاف على إجاباته المباشرة الواضحة، وأرجو أن يسمح لي بإضافة نقطة مهمة بخصوص
الحركة الدائرية المنتظمة.
عندما يدور جسم كتلته
m على دائرة نصف قطرها
r بسرعة ثابتة بالقيمة
v فإننا نقول إنه يتحرك حركة دائرية منتظمة. والمقصود بانتظام الحركة هنا هو بقاء السرعة الزاوية
w ثابتة، إلا أن السرعة الخطية متغيرة بسبب تغير اتجاهها.
ولذلك لا يكون للجسم
تسارع زاوي ولا
تسارع مماسي (التسارع المماسي tangential acceleration هو الذي
يغير قيمة السرعة خلال حركة أي جسم)، بل له
تسارع قطري (التسارع القطري، أي على امتداد القطر radial acceleration
يغير اتجاه السرعة ويعطى بمربع قيمة السرعة مقسومة على نصف القطر، كما هو معروف، أي
v^2/r).
وتكون قيمة محصلة القوى عليه هي
mv^2/r ويتغير اتجاهها باستمرار نحو مركز الدوران.
وأهم نقطة في هذا الموضوع هو أن
الجسم غير متزن بل خاضع
لمحصلة قوى تتجه نحو مركز الدوران ولايوجد قوة طاردة بتاتاً بل هناك قوة كلية نحو المركز. ومن المهم جداً أن ننتبه إلى أن الكمية
mv^2/r ليست قوة بل هي
قيمة محصلة القوى المؤثرة على الجسم الذي يدور (كالوزن والاحتكاك والشد وقوة كولوم الكهربائية، وغير ذلك).
ففي حالة دوران القمر حول الأرض، أو دوران الأرض حول الشمس، فإن القوة الجاذبة نحو المركز هي قوة الجاذبية، وفي حالة دوران الإلكترون حول النواة في الذرة تكون القوة الكلية نحو المركز هي قوة كولوم الكهربائية (بفرض أن السرع تبقى ثابتة بالقيمة في كل حالة وهذا تقريب مقبول تقريباً).
فلا يوجد قوة طاردة كما هو شائع عند البعض. وهذا منطقي، فلو أنك تسير ورأيت حديقة زهور فإنك تدور حولها لأنها تجذبك لها، أما لو مررت بقرب حاوية للقمامة فإنك لاتدور حولها لأنها تنفرك منها، أي تطردك بعيداً عنها. ولذلك فالقوة الطاردة لايمكن أن تجعل جسم يدور في مسار دائري أو أي مسار مغلق آخر، كقطع ناقص مثلاً.
أما مفهوم القوة الطاردة فيأتي من وجهة نظر مراقب يدور مع الجسم (عندما ندرس حركة منظومة محاور متحركة) وتسمى قوة وهمية (fictitious force).
ولتبسيط الفكرة، سنفترض أن هناك نملة تجلس على طرف قرص دائري يدور بسرعة زاوية ثابتة والنملة ساكنة في مكانها بالنسبة له (القرص يدور بسرعة بطيئة وإلا لطارت النملة عنه).
فمن وجهة نظر شخص يتابع حركة النملة وهو واقف في المختبر، فإنه يراها تدور بسرعة في مسار دائري فيقرر أن محصلة القوى عليها تتجه، كما هو صحيح، نحو المركز.
أما لو جلس الشخص على القرص في مركزه ودار معه، فإنه يرى النملة ساكنة بالنسبة له، فيقرر أن محصلة القوى عليها تساوي الصفر. لكنه يعرف أن القرص يدور وبالتالي يعرف أن هناك قوة نحو المركز فيقرر أن هناك قوة ثانية تتجه بعيداً عن المركز يسميها "قوة طاردة". ولو قمنا بحل معادلات حركة النملة في منظومة محاور تدور لوجدنا من المعادلات أن هناك حداً جديداً في معادلة الحركة نسميه القوة "الطاردة" مساوية بالقيمة لقيمة القوة المركزية "الحقيقية" الجاذبة، أي
mv^2/r.
والله أعلى وأعلم وفوق كل ذي علم عليم