تعريف القوة الطاردة المركزية
القوة
تُعرّف القوة على أنها عامل مؤثر في الأجسام ويُغيّر من حالتها الحركية أو السكونية، وحسب علم الفيزياء فإن القوة كمية متجهة لها قيمة واتجاه، وقد ساهم العديد من علماء الفيزياء في دراسة القوة مثل العالم ارخميدس والعالم نيوتن حيث سُميت وحدة قياس القوة باسمه وهي النيوتن التي تُعادل واحد كيلوغرام لكل ثانية مربعة، وهناك العديد من أنواع القوة التي تؤثر على الأجسام والتي درسها نيوتن في قوانينه الثلاثة، كما تُوجد القوة الكهرومغناطيسية التي تُؤثر في الشحنات الكهربائية وقوة الجاذبية التي تخضع لها جميع الأجسام على الأرض اعتمادًا على وزنها، وفي هذا المقال سيتم تعريف القوة الطاردة المركزية.[١]
تعريف القوة الطاردة المركزية
يمكن تعريف القوة الطاردة المركزية أو قوة الطرد المركزي بأنّها القوة التي تُحافظ على حركة الأجسام في مسار دائري دون انحرافها عنه، وتُشبه قوة الطرد المركزي قوة الجاذبية في المحافظة على الأجسام في مدارها ولكنها اتجاهها مُعاكس تمامًا لقوة الجاذبية، حيث تكون قوة الجاذبية إلى الداخل وقوة الطرد المركزي إلى الخارج، وهذا الدوران في المستوى الأفقي يُغيّر من اتجاه سرعته بشكل مستمر وبالتالي فإنّ قوة الطرد المركزي لها تسارع، والتسارع يساوي مربع السرعة مقسومًا على طول المدار، واعتمادًا على قانون نيوتن الثاني فإن هذا التسارع سببه قوة، وبإهمال الجاذبية واعتبار أن السرعة ثابتة فإن القوة المُسببة لحركة الأجسام في مسار دائري دون خروجها عن المسار هي قوة الطرد المركزي.[٢]
يمكن فهم تعريف القوة الطاردة المركزية من خلال مشاهدة جهاز الطرد المركزي ومعرفة مبدأ عمله، حيث يتم وضع المائع أو أي سائل ودراسة سلوكه وكأنه يتحرك بشكل دائري في مسار الأرض، وتكون هناك قوة الطرد المركزي متساويةً مع قوة الجاذبية المركزية للتمكن من تطبيق معادلات الحركة التي وضعها نيوتن لتفسير وحساب التسارع لمثل هذه الأجسام، ومن الممكن زيادة قوة الطرد المركزي من خلال زيادة سرعة الدوران أو زيادة كتلة الجسم أو تقليل نصف قطر المسار الدائري، حيث إن زيادة سرعة الدوران 10 مرات يزيد من قوة الطرد المركزي بحوالي 100 مرة، ويتم الرمز لقوة الطرد المركزي بالرمز g وهو نفسه رمز قوة الجاذبية العادية، لتفسير معنى أن قوة الطرد المركزي هي التسارع الذي تُسببه الجاذبية، حيث تم إنتاج حقول تستخدم الطرد المركزي التي تزيد كتلتها عن مليار غرام في المختبر عن طريق أجهزة الطرد المركزي المعروفة.[٢]
حساب قوة الطرد المركزي
بعد تعريف القوة الطاردة المركزية ومعرفة أنّ الأجسام في المسار الدائري تتحرك بسرعة ثابتة حول نقطة المركز الثابتة، وهذه السرعة تُغير من اتجاهها باستمرار فإنّ التسارع له جزئين هما التسارع المماسي الذي يُوازي اتجاه حركة الجسم والتسارع المركزي الذي يكون عموديًا على الجسم، فإذا كان التسارع المماسي يساوي صفرًا والتسارع المركزي غير ثابت، فإنّ القوة المُسببة للتسارع هي قوة الجاذبية واتجاهها إلى الداخل، ويمكن حساب التسارع المركزي بقسمة مربع السرعة على نصف قطر المسار الدائري، والقوة تُساوي التسارع المركزي مضروبًا في الكتلة، ولحساب القوة الطاردة المركزية يتم استخدام التسارع المركزي ولكن بعكس اتجاه القوة فقط، وذلك لوصف قوة الطرد المركزي الظاهرة ولكنها وهمية في الحقيقة، والتي من الممكن الإحساس بها عند المرور بالسيارة في مسار دائري والشعور بأنّ هناك قوة تسحب المركبة إلى اليمين.[٣]
المراجع[+]
- ↑ “Force”, www.en.wikipedia.org, Retrieved 06-01-2020. Edited.
- ^ أ ب “Centrifugal force”, www.britannica.com, Retrieved 06-01-2020. Edited.
- ↑ “How to Calculate Centrifugal Force”, www.sciencing.com, Retrieved 06-01-2020. Edited.
