عندما يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه ، فهو أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا التي يبحث العديد من الطلاب في مستويات الصف المختلفة عن إجابة لها ، حيث يعتبر من أهم الأسئلة في التدريس فيزياء توازن الدوران ، وحول هذا التوازن لتحقيقه ، يجب استيفاء شروط معينة سنشرحها لك في هذه المقالة.
جدول المحتويات
ما هو توازن الدوران؟
- قبل معرفة متى يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه ، يجب علينا أولاً أن نفهم معنى توازن الدوران ، لأن التوازن هو عمومًا حالة من السكون ، أو الاستقرار ، أو الاعتدال ، أو الحركة المنتظمة للأجسام الصلبة.
- يحدث هذا التوازن للأجساد في جميع الحركات سواء كانت انتقالية أو دورانية. على سبيل المثال ، عندما نقول كلمة توازن ، فإن أول ما يتبادر إلى الذهن هو المقياسين عندما يكونان في حالة من الاعتدال ، لكن التوازن بالمعنى العام أوسع بكثير وأكثر شمولاً من ذلك.
- نظرًا لأن التوازن يمكن أن يحدث لجميع الأجسام ، فإنه يختلف وفقًا لاختلافاتهم ، ولا يحدث هذا التوازن إلا عند استيفاء شروط مادية معينة وإتاحتها ، وأهمها عدم وجود قوة خارجية تعمل على ذلك الجسم وتتحرك حسب تأثيره المطبق عليه.
- يعتبر التوازن الدوراني أحد أهم أنواع التوازن التي يمكن العثور عليها في العديد من الأمثلة في حياتنا اليومية ، كما هو الحال مع الأشياء التي تتحرك وفقًا لحركة دورانية ، أي مع محور دوران يتحرك حولها.
- يعني هذا التوازن إذن أن الجسم يظل ثابتًا ويتوقف عن الدوران والانتظام والثبات الكاملين.
- يحدث توازن الدوران بعد أن يقوم الجسم بحركة دورانية خطية بسرعة منتظمة ثابتة ، ولكن اتجاهها متغير ، لأن هذه الحركة تعتمد على ما يسمى بعزم القوة المؤثرة على هذا الجسم لتدويره حول محوره. من الدوران ، مثل دوران الأرض حول الشمس أو حول نفسها.
اقرأ أيضًا هنا: بحث عن التوازن الكيميائي والديناميكي في الفيزياء
ما هي أنواع التوازن الدوراني الموجودة؟
1- توازن مستقر
- الآن بعد أن أوضحنا لك بالتفصيل ما هو توازن الدوران وقبل أن نجيب على السؤال المهم الذي يدور حوله موضوع مقالتنا ، أي عندما يكون الجسم في حالة توازن دوران وقانونه ، يجب أن نقدم لك أنواع توازن الدوران ، ومن أهمها ما يسمى بالتوازن المستقر.
- في هذا النوع من التوازن ، يكون محور دوران الجسم أعلى من مركز ثقله على نفس الحامل الرأسي ، وإذا كان الجسم غير متوازن قليلاً ، فسيعود إلى موضعه الأصلي.
- أي جسم في حالة توازن دوراني مع توازن مستقر ، إذا أثرت عليه قوة خارجية وتسببت في إزاحته من موضع توازنه ، فإن هذا الإزاحة والتأثير يكونان عابرين وسيعود هذا الجسم قريبًا إلى وضع توازنه المستقر ، حيث كان الأمر أشبه برفع الجزء العلوي من كتاب على طاولة وتركه.
2- توازن قلق
- النوع الثاني من التوازن الدوراني هو التوازن المخيف أو المعروف أيضًا باسم التوازن غير المستقر.
- في هذا النوع من التوازن ، يكون محور دوران الجسم أسفل مركز جاذبيته على نفس الحامل الرأسي.
- إذا انحرف هذا الجسم قليلاً عن موضع توازنه ، فلن يتمكن من العودة إليه.
- أي عندما يكون الجسد في حالة توازن مخيف ، فعندما تعمل عليه قوة خارجية لإبقائه خارج حالة توازنه ، فإنه يتأثر به بشكل خطير ويفقد توازنه ولا يعود إليه بعد تأثير هذه القوة. عليه توقف ، مثل ب- ادفع الكرسي للخلف واضغط عليه.
3- التوازن المطلق
- يعتبر هذا النوع الأخير من التوازن الدوراني من أكثر الأنواع شهرة وشائعة في حياتنا اليومية ، ويعرف أيضًا باسم التوازن المحايد أو التوازن المحايد. في هذا النوع من التوازن ، يتوافق محور دوران الجسم مع مركزه من الجاذبية.
- إذا تم إزاحة الجسم قليلاً عن وضع التوازن هذا ، فسوف يتوازن مرة أخرى ، ولكن في الوضع الجديد الذي تحول إليه.
- وهكذا ، عندما يخضع الجسم المتوازن دورانيًا في حالة توازن مطلق لتأثير قوة خارجية ، فإنه يتأثر بها ويفقد توازنه الأولي ، لكنه يستعيد توازنه في موقعه الجديد.
- هذا يجعلها قابلة للتكيف ومتوازنة في كل منصب جديد ، مثل ب. توازن الاسطوانة على منضدة ، وعند دفعها تفقد توازنها الأول لكنها تتخذ وضع توازن جديد.
شروط التوازن الدوراني
- من المهم جدًا الإجابة على السؤال حول متى يكون الجسم في حالة توازن دوراني ومعرفة قانونه من أجل معرفة الظروف التي يتم فيها الوصول إلى توازن الأجسام ، والتي سنخبرك بها أدناه.
- يجب أن تعمل القوى المؤثرة على الجسم في اتجاه واحد ، والجسم في الاتجاه الثاني ، لكي تلغي هذه القوى بعضها البعض.
- يجب أن تتحرك القوى المؤثرة على هذا الجسم في خط مستقيم في نفس الاتجاه.
- عندما يتم استيفاء الشرطين السابقين ، يكون الجسم في حالة توازن دوران حول محور الدوران أو حول جسم آخر ، لكن عدم التوازن في أي من هذين الشرطين يتسبب في دوران الجسم حول نفسه.
قد تتعلم أيضًا: وصف البحث في الفيزياء الثانوية للحركة الدورانية
متى يكون الجسم في حالة توازن الدوران وقانونه؟
- لقد وصلنا الآن إلى النقطة الرئيسية في هذه المقالة ، والتي سنجيب فيها على سؤال متى يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه ، بعد أن نشرح لك كل ما يتعلق بهذا التوازن حتى تكون المعلومات عالقة بقوة. عقلك بطريقة متسلسلة وسهلة.
- ببساطة ، لكي يكون الجسم في حالة توازن دوراني ، يجب أن يكون هناك شرطان فيزيائيان وأن يكونا مُرضيْن ، أولهما أن مجموع أو مجموع القوى المؤثرة على ذلك الجسم يساوي صفرًا ، والثاني ، أن مجموع عزم الدوران المؤثر على هذا الجسم يساوي صفرًا أيضًا.
- ينتج هذا التوازن عن الإلغاء المتبادل للقوى واللحظات المؤثرة على الجسم ، بحيث يصبح مجموع آثارها صفرًا ويكون هذا الجسم في حالة توازن دوران.
- هناك حالة فيزيائية ثالثة ، يؤدي توافرها إلى توازن دوران الجسم ، أي أن يكون مركز ثقل الجسم فوق قاعدته ، ولكن عند حدوث العكس ، يلتف الجسم ويتحول دون تأثير أي عزم دوران خارجي عليه. .
- قانون توازن الدوران بسيط للغاية: عزم الدوران = (القوة x الإزاحة x jh) ، تمثل المسافة المسافة بين مركز كتلة الجسم والمحور ، والزاوية e بين المسافة والقوة.
كيفية تحديد مركز الثقل الدوراني
بعد أن أوضحنا لك عندما يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه ، أدركنا أن موقع مركز كتلة الجسم بالنسبة لقاعدته أو بالنسبة لمحور الدوران يمكن أن يكون له تأثير كبير على حدوث الدوران. التوازن له ويحدد أيضًا طبيعة هذا التوازن.
لتحديد مركز الجاذبية لجسم ما ، نحتاج إلى اتباع الخطوات التالية:
- هذا الجسم ، الذي يجب أن يُعرف مركز ثقله ، يجب تعليقه ثم تركه في حالة اهتزاز حتى يتوقف تمامًا.
- بعد أن يتوقف عن الحركة ، نرسم خطًا رأسيًا يبدأ من النقطة التي نعلقها فيها.
- ثم نعلق هذه الصالة الرياضية مرة أخرى من نقطة ثانية ونتركها تتأرجح حتى تتوقف حركتها تمامًا.
- نرسم خطًا رأسيًا جديدًا بدءًا من نقطة التعليق الجديدة الثانية.
- بعد رسم الخط العمودي الثاني ، يتقاطع مع الخط العمودي الأول عند نقطة ما ، وهذه النقطة هي مركز كتلة ذلك الجسم.
- في حالة الأجسام الصلبة ، يكون مركز كتلتها ثابتًا دائمًا ، بينما في حالة الأجسام المرنة ، يتغير موضع مركز كتلتها باستمرار.
كما أدعوكم لتتعلموا: البحث عن ثابت بولتزمان في الفيزياء
يقودنا هذا إلى نهاية مقالنا حيث أجبنا على السؤال الفيزيائي المهم عندما يكون الجسم في حالة توازن الدوران وقانونه وشرحنا لك ما هو توازن الدوران وأنواعه وشروطه وقوانينه وكيف يتم تحديده. مركز الثقل المتوازن للجسم. نأمل أن تكون هذه المقالة مفيدة لك.