كيف تبدأ الحركة الدورانية لجسم ما؟
السؤال هنا : كيف تبدأ الحركة الدورانية لجسم ما؟ كيف تتغير سرعته الزاوية المتجهة؟
- إذا كان لديك علبة أسطوانية، وأردت أن تديرها حول نفسها فما عليك إلا أن تلف خيطًا حولها ثم تسحبه بقوة فتدور.
- وكلما سحبت الخيط بقوة أكبر زادت سرعة دورانها.
- تؤثر في العلبة - في هذه الحالة - قوتان، هما قوة الجاذبية الأرضية، وقوة الشد في الخيط.
- أما قوة الجاذبية الأرضية فتؤثر في مركز العلبة، ولذلك لا تؤدي إلى تدوير العلبة.
- وأما قوة الشد في الخيط فتؤثر في الحافة الخارجية للعلبة.
- يكون اتجاه قوة الشد متعامدًا مع اتجاه الخط الواصل بين مركز العلبة والنقطة التي يلامس عندها الخيط سطح العلبة مبتعدًا عنها.
- وكما تعلمت، فإن القوة المؤثرة في جسم نقطي تغير من سرعته الخطية المتجهة، أما الجسم غير النقطي والذي يكون ثابتًا في الشكل والحجم- كما في حالة العلبة الأسطوانية - فإن تأثير القوة فيه بطريقة معينة يغير سرعته الزاوية المتجهة.
- تأمل حالة فتح باب مغلق؛ إنك تؤثر في الباب بقوة لكي تفتحه، ولكن ما أسهل طريقة لفتح الباب؟
- إن ما يعنينا هو الحصول على أكبر أثر عند التأثير بأقل قوة ممكنة.
- ولتحقيق هذا نجعل نقطة تأثير القوة أبعد ما يمكن عن محور الدوران انظر الشكل التالي: ( عن فتح باب حر الدوران حول المفصلات يتولد أكبر عزم عندما تؤثر القوة في أبعد نقطة عن المفصلات (a) بزاوية متعامدة مع الباب (b).
- إن محور الدوران في حالة الباب هو خطٌّ وهميٌّ رأسيٌّ يمرّ من خلال مُفصِّلات الباب.
- أما نقطة تأثير القوة فهي مقبض الباب الذي يكون بجانب الطرف الخارجي للباب.
- ولضمان أثر فعال للقوة فإننا نؤثر بها في مقبض الباب (بعيدًا عن المُفصِّلات) وبزاوية قائمة بالنسبة للباب ، حيث يحدّد كل من مقدار القوة واتجاهها، والمسافة بين المحور ونقطة تأثير القوةِ، التغيرَ في السرعة الزاوية المتجهة.
