قوة طرد مركزي: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط بوت:إصلاح تحويلات القوالب |
This contribution was added by Bayt al-hikma 2.0 translation project |
||
سطر 22:
إذا ما تفسير هذا الدفع بعيدا عن المركز :
نحن نعلم أن للأجسام [[القصور الذاتي|قصورا ذاتياً]]، حيث تميل الأجسام المتحركة إلى الاستمرار في الحركة في سرعة ثابتة وفي خط مستقيم، ولذلك ينزع الجسم المتحرك في مسار دائري إلى الخروج عن مساره عند كل نقطة ليتحرك بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم غير أن القوة التي تسحبه في اتجاه المركز (القوة الجاذبة المركزية) تجبره على الاستمرار في مساره الدائري.ويمكن أن نستنتج أن الدفع إلى الخارج لا توجد قوة تسببه، إنما هو ناتج عن القصور الذاتي للأجسام.
== مقدمة ==
قوة الطرد المركزي هي قوة تشير نحو الخارج تظهر في الإطار المرجعي الدوراني. لا وجود لها عندما يُوصف النظام بالنسبة لإطار مرجعي قصوري.
يجب إجراء جميع قياسات الموقع والسرعة بالنسبة لإطار مرجعي. على سبيل المثال، يمكن تحليل حركة جسم موجود في طائرة بالنسبة للطائرة نفسها أو سطح [[الأرض]] أو حتى [[الشمس]]. يُعتبر الإطار المرجعي الساكن (أو الذي يتحرك دون دوران وبسرعة ثابتة) بالنسبة لـ «النجوم الثابتة» إطارًا قصوريًا بشكل عام. يمكن تحليل أي نظام في الإطار القصوري (أي الإطار الخالي من قوة الطرد المركزي). مع ذلك، غالبًا ما يكون من الأنسب وصف النظام الدوراني بالنسبة لإطار دوراني آخر – في هذه الحالة، تكون الحسابات أبسط، والوصف أكثر بديهية. عند اختيار الإطار الدوراني، تنشأ قوى وهمية، بما في ذلك قوة الطرد المركزي.
في الإطار المرجعي الذي يدور حول محور يمر بنقطة الأصل، تختبر جميع الأجسام، بغض النظر عن حالتها الحركية، ما يبدو كقوة خارجية بالاتجاه الشعاعي (من محور الدوران) تتناسب مع كتلتها، ومع المسافة من محور دوران الإطار، ومع مربع السرعة الزاوية للإطار. هذه هي قوة الطرد المركزي. بما أن البشر عادةً ما يختبرون قوة الطرد المركزي من داخل إطار مرجعي دوراني، على سبيل المثال على متن لعبة دوامة الخيل أو السيارة، فهي معروفة أكثر بكثير من قوة الجذب المركزي.
تؤدي الحركة بالنسبة لإطار مرجعي إلى ظهور قوة وهمية أخرى، قوة «كوريوليس». إذا تغير معدل دوران الإطار، تظهر قوة وهمية ثالثة، قوة «أويلر». هذه القوى الوهمية ضرورية لصياغة معادلات الحركة الصحيحة في الإطار المرجعي الدوراني وتسمح باستخدام قوانين «نيوتن» في شكلها الطبيعي في مثل هذا الإطار (مع استثناء واحد: لا تمتثل القوى الوهمية لقانون نيوتن الثالث: ليس لديها قوى نظيرة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه).
== الاشتقاق الرياضي ==
وفقًا للصياغة الرياضية التالية، يُنظر إلى الإطار المرجعي الدوراني<ref>{{cite book|author=Richard T. Weidner and Robert L. Sells|title=Mechanics, mechanical waves, kinetic theory, thermodynamics|date=1973|publisher=Allyn and Bacon|page=123|edition=2}}</ref><ref name="Taylor1">{{cite book|title=Classical Mechanics|author=John Robert Taylor|page=Chapter 9, pp. 344 ff|url=https://books.google.com/?id=P1kCtNr-pJsC&pg=PP1&dq=isbn=1-891389-22-X|isbn=978-1-891389-22-1|publisher=University Science Books|location=Sausalito CA|year=2004|nopp=true}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Kobayashi|first1=Yukio|title=Remarks on viewing situation in a rotating frame|journal=European Journal of Physics|date=2008|volume=29|issue=3|pages=599–606|doi=10.1088/0143-0807/29/3/019|accessdate=|bibcode=2008EJPh...29..599K}}</ref> كحالة خاصة من الأطر المرجعية غير القصورية والذي يدور بالنسبة لإطار مرجعي قصوري يشير إلى الإطار الثابت.
=== المشتقات الزمنية في الإطار الدوراني ===
في الإطار المرجعي الدوراني، ستختلف المشتقات الزمنية لأي دالة متجه P تعتمد على الزمن -مثل متجهات السرعة والتسارع للأجسام- عن مشتقاته الزمنية في الإطار الثابت.<ref>{{cite web
| url = http://www-spof.gsfc.nasa.gov/stargaze/Sframes1.htm
| title = Frames of Reference: The Basics
| year = 2006
| work = From Stargazers to Starships
| publisher = Goddard Space Flight Center Space Physics Data Facility
| access-date = 20 April 2017
| author = David P. Stern
}}</ref> إذا كانت P1 وP2 وP3 هي مكونات P نسبةً لمتجهات الوحدةi وj وk المُوجهة على طول محاور الإطار الدوراني (أي P = P1 i + P2 j + P3 k)، فإن المشتقة الزمنية الأولى [dP/dt] لـ P بالنسبة للإطار الدوراني بحكم التعريف هي dP1/dt i + dP2/dt j + dP3/dt k. إذا كانت السرعة الزاوية المطلقة للإطار الدوراني هي ω، ترتبط المشتقة الزمنية dP/dt لـ P نسبةً للإطار الثابت مع [dP/dt] وفقًا للمعادلة التالية:{{centre|<math>\frac{\operatorname{d}\boldsymbol{P}}{\operatorname{d}t} = \left[\frac{\operatorname{d}\boldsymbol{P}}{\operatorname{d}t}\right] + \boldsymbol{\omega} \times \boldsymbol{P}\ ,</math>}}يشير الرمز × إلى الضرب الاتجاهي. بمعنى آخر، يساوي معدل التغيير P في الإطار الثابت مجموع معدل التغيير الظاهري في الإطار الدوراني ومعدل الدورانP × ω الذي يُعزى إلى حركة الإطار الدوراني. يتمتع المتجه ω بمقدار ω يساوي معدل الدوران وباتجاه على طول محور الدوران وفقًا لقاعدة اليد اليمنى.<ref>{{cite web
| url = http://www.britannica.com/EBchecked/topic/102850/centrifuge
| title = Centrifuge
| date = April 30, 2015
| work = Encyclopædia Britannica
}}</ref><ref>''Feynman Lectures on Physics'', Book 1, 12-11.</ref>
== انظر أيضا ==
| |||