مراجعة وحدة الحركة الدائرية فيزياء الحادي عشر المتقدم
الحركة الدائرية
القوة المركزية :
هي القوة اللازمة لتغيير اتجاه الحركة بشكل مستمر والتي تحافظ على دوران الجسم في مساره الدائري
القوة المركزية قد تمون كالآتي :
إما أن تكون قوة شد كما في الخيط او الوتر او السلك المربوط به كرة تدور بدائرة أفقية
أو أن تكون قوة احتكاك كما في المنعطفات الأفقية
أو تكون قوة رد فعل كما في سكة القطار وجهاز التسلية الدوار
أو مركبة قوة الشد الأفقية كما في الرقاص المخروطي
أو المركبة الأفقية برد الفعل كما في المنعطفات الأفقية المائلة
أو محصلة وزن ورد فعل كما في الجسور والمنحدرات
او محصلة وزن شد كما في الكرة المربوطة بخيط بدائرة عمودية
عند تدوير حجر مثبت في نهاية خيط على مسار دائري ما اتجاه القوة المؤثرة عليه ؟
عمودي على اتجاه حركة الجسم
موازي لاتجاه حركة الجسم
مماس لاتجاه حركة الجسم
معاكس لاتجاه حركة الجسم
عندما تؤثر قوة على جسم متحرك ويكون اتجاه القوة عمودي على الحركة ……….
يزداد مقدار السرعة ولا يتغير اتجاهها
يقل مقدار السرعة ولا يتغير اتجاهها
يتغير اتجاه السرعة ولا يتغير مقدراها
يتغير اتجاه السرعة مقدراها
واحدة من هذه القوى ليست من القوى الجاذبة المركزية
قوة الاحتكاك
قوة ردة الفعل
قوة الشد
قوة وزن الجسم
البندول المخروطي
البندول المخروطي عبارة عن جسم صغير معلق في نهاية خيط مثبت من طرفه الحر وهذا الجسم يدرو في دائرة أفقية بسرعة ثابته فنجد أنه مع دوران هذا الجسم فإن الخيط يشكل سطح مخروط تخيلي لذلك يسمى البندول المخروطي
القوة المركزية :
هناك علاقة بين زاوية البندول المخروطي وسرعته الزاوية
العربة الأفعوانية : محصلة القوى عند أعلى نقطة والشعور بإنعدام الوزن
Fc=Fnet=Fg+N
العربة الدوارة
طفل كتلته 50 Kg يركب عجلة دوارة وتكون القوة المتعامدة 420N إحسب القوة المركزية المؤثرة في الطفل
70N
420N
490N
910N
طفل كتلته 35 Kg يركب عجلة دوارة نصف قطرها 12m وزمن الدوارة 9s ما مقدار القوة المتعامدة المؤثرة على الطفل عند النقطة a
FN=F g-Fc
FN= 138N
شخص يركب عجلة دوارة نصف قطرها R وتدرو بسرعة زاوية ثابته w قارن بين القوة العامدة اللمقعد التي تدفع الشخص إلى أعلى عند النقطة A والقوة عند النقطة B أي من القوتين اكبر أن أنهما متساويتان ؟
بالنسبة للنقطتين المذكروتين هناك قوتان تعملان على الشخص قوة الجاذبية Fg والقوة المتعامدة تتحد هاتان القوتان لتكوين القوة المركزية
جسم يتحرك في مسار دائري فإذا انعدما القوة المركزية فجأة فكيف سيتحرك الجسم ؟
سيتحرك باتجاه نصف القطر إلى الخارج
سيتحرك باتجاه نصف القطر إلى الداخل
سيتحرك عمودياً إلى أسفل
سيتحرك في الاتجاه الذي يشير إليه متجه السرعة في لحظة انعدام القوة المركزية
تدور العجلة الدوارة ببطء حول محور أفقي فإذا كان الركاب يجلسون على المقاعد التي تظل أفقية على العجلة الدوارة أثناء دورانها فما نوع القوة التي توفر العجلة المركزية للركاب عندما يكونون في أعلى العجلة الدوارة
الطرد المركزي الجاذبية المتعامدة الشد
تتأرجح كرو مربوطة في طرف خيط في مسار دائري نصف قطره r فإذا تضاعف نصف القطر وظلت السرعة الخطية ثابته فإن العجلة المركزية
تظل كما هي تزيد بمقدار 4 أمثال تزيد بمقدار المثل تقل بمقدار الربع تقل بمقدار النصف
ضع ثلاث قطع نقدية معدنية متماثلة على قرص دوار على مسافات مختلفة من المركز ثم شغل المحرك عندما تزداد سرعة دوران القرص تنزلق قطعة النقد المعدنية الأبعد عن المركز اولاً تليها قطعة النقد المعدنية الموجودة في منتصف المسافة إلى المركز وأخيراً قطعة النقد المعدنية الأقرب من المركز وذلك عندما يدور القرص بأقصى سرعه له ما سبب ذلك ؟
بالنسبة إلى المسافات الأكثر بعداً عن المركز تكون العجلة المركزية أعلى ومن ثم لا تستطيع قوة الاحتكاك إبقاء قطعة النقد المعدنية في مكانها
يتسبب وزن قطعة النقد المعدنية في ميل القرص الدوار إلى أسفل ومن ثم تسقط قطعة النقد الأقرب إلى الحافة اولاً
بسبب المسار الذي يصنعه القرص الدوار يقل معامل الاحتكاك السكوني عند الابتعاد عن المركز
بالنسبة إلى المسافات الأقل بعداً عن المركز تكون العجلة المركزية أعلى
يوجد حجر مربوط في خيط ويتحرك الحجر في مسار دائري بسرعة ثابته إذا تم تجاهل الجاذبية ومضاعفة مدة الحركة الدائرية فإن مقدار الشد في الخيط
سيقل إلى ¼ قيمته الأصلية
سيقل إلى ½ قيمته الأصلية
لن يتغير
يزيد إلى ضعف قيمته الأصلية
يزيد إلى أربعه أضعاف قيمته الأصلية
مخطط الجسم الحر للقوى المؤثرة في أحد ركاب العربة الأفغوانية في أعلى الحلقة حيث يكون مقدار القوة المتعامد التي يبذلها المسار أقل من مقدار قوة الجاذبية إذا كانت السرعة العربة 7.00 m/s فكم يكون نصف قطر الحلقة اللازم لكي يصبح مخطط الجسم الحر صحيحاً
أقل من 5 m اكثر من 5m 5m