تعريف وقانون قوة الجذب المركزية The central force of attraction

قوة الجذب المركزي في الفيزياء

قوة الجذب المركزية

تعريف وقانون قوة الجذب المركزية The central force of attraction

نشاط يوضح قوة الجذب المركزية 

احضر طوله (ل) وكرة كتلتها (ك) ، ثم اربط الكرة بأحد أطراف الخيط ، وامسك الطرف الآخر للخيط بيدك ، 

قم بتدوير الكرة بسرعة ولتكن (ع) بحيث تكون السرعة ثابتة على مسار دارئري في مستوى أفقي ، كما هو موضح بالشكل 1أ : 

قوة الطرد المركزية

نلاحظ أنه لا بد أن تشد الخيط حتى تجبر الكرة على الحركة في مسار دائري(لأن الكرة تحاول أن تتحرك في خط مستقيم والشد في الخيط يمنعها من ذلك )

كلما ازداد مقدار سرعة الكرة كلما شعرت بأنه لا بد من شد الخيط أكثر .

إذا قطع الخيط أو أفلت فإن الكرة تتحرك في خط مستقيم مماس للمسار الدائري الذي كانت تسلكه لحظة الإفلات .

إن الحركة التي تتحرك بها الكرة المربوطة بالخيط تسمى بالحركة الدائرية المنتظمة ، وهي حركة جسم على مسار دائري بسرعة خطية منتظمة (ع) مقدارها ثابت واتجاهها متغير .

وهذه الحركة ما هي إلا حالة خاصة من الحركة الدائرة العامة التي يتحرك فيها الجسم بسرعة مقدارها متغير . 

من النشاط السابق نستنتج أنه : 

لكي يتحرك جسم في حركة دائرية منتظمة لا بد من التأثير عليه بقوة ثابتة محمولة على نصف قطر المسار الدائري في اتجاه المركز ، أي متعامدة مع اتجاه سرعة الجسم (ع) المماسة للمسار الدارية . 

تسمى هذه القوة بقوة الجذب المركزية ، ويرمز لها بالرمز ( ق م)

* تعريف قوة الجذب المركزي : هي القوة التي تجعل من الجسم يتبع مسارًا منحنيًا وتكون دائمًا متعامدة مع سرعة الجسم. 

* قوة الجاذبية بشكل عام، هي السبب في الحركة الدائرية. 

* اشتق قانون قوة الجذب المركزية  في عام 1659 من قبل العالم الفيزيائي كريستيان هوغنس.

رياضياً تحسب قوة الجذب المركزي من العلاقة : 

ق م = ك × ع² / نق

حيث : ق م هي قوة الجذب المركزية    ، 

   ك  كتلة الجسم     ، 

ع  سرعة الجسم       ،

 نق  نصف قطر المسار الدائري

وبالرموز الدولية 

F=mv²/r

حيث : F هي قوة الجذب المركزية 

m كتلة الجسم

v سرعة الجسم

r نصف قطر المسار الدائري

وحدة قياس قوة الجذب المركزية هي ( نيوتن ) = كجم .م2 / ث 2

تمرين : إثبت أن ( ك جـ )     و    ( ك ع2 / نق ) لهما نفس وحدة القياس 

حيث ك : كتلة الجسم ، جـ العجلة أو التسارع للجسم ، ع : سرعة الجسم ، نق نصف قطر المسار الدائري .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مسائل (تمارين ) على قوة الطرد المركزية

مثال1: جسم كتلته 5 كجم يسير على مسار دائري نصف قطره 5 متر إذا كانت سرعة الجسم 10 م / ث 2 اوجد :
1- مقدار قوة الجذب المركزي المؤثرة على الجسم 

الحـــل 

المعطيات : ك = 5 كجم ، نق = 5 متر ، ع = 10 متر / ث 2 ق = ؟
1ـ قوة الجذب المركزى ق = ك ع² / نق = 5 × 10 ²  / 5    = 100 نيوتن

 ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مثال2: قاطرة كتلتها 2 طن تدور على منعطف دائري أفقي نصف قطره 200 متر وبسرعة 108 كلم / الساعة، احسب ما يلي:
أ – قوة الجذب المركزي

الحـــل 

المعطيات:  ك = 2 طن = 2 × 10 ³  كجم    ،  نق = 200 متر 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
الدرس السابق ... الدرس التالي
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

يمكنكم من أدناه تحميل ملف يحتوي على 

مسائل محلولة على قوة الطرد المركزية doc

تعديل المقال