تعريف قوة الطرد المركزي

بواسطة: - آخر تحديث: ١٢:٤٣ ، ١٩ أغسطس ٢٠١٩
تعريف قوة الطرد المركزي

الفيزياء

تعد الفيزياء أحد التخصصات العلمية الأساسية، وهي في تغير وتطور مستمر؛ فمع كل اكتشاف جديد تبدأ تساؤلات عديدة في التصاعد وتبدأ معها سلسلة دراسات للبحث عن أجوبة لتلك التساؤلات التي بدورها تؤدي لسلسلة تساؤلات أخرى قد لا تكون أي منها داخل حدود العقل والمنطق، ففي حين أن هدف الفيزياء الرئيس هو فهم كيف يتصرف كل شيء في الكون ومحاولة تفسيره، فإن تساؤلات مثل "لماذا تتحرك الأجسام بالطريقة التي تتحرك بها؟" تعد هدفًا مثيرًا لبدء عمليات البحث لإيجاد إجابة مُرضية، وهذا المقال سيتحدث عن تعريف قوة الطرد المركزي.

حركة الأجسام

في الفيزياء تعرف الحركة على أنها التغير في موقع الجسم أو اتجاهه خلال الزمن، ويطلق على حركة الجسم في خط مستقيم "حركة خطية"، والتي تغير من اتجاهه بزاوية "حركة دورانية"، ومعظم الأجسام المتحركة تجمع بين نوعي الحركة السابقين[١]، وعند حركة الأجسام في مسار دائري حول مركز دائمًا ما تؤثر عليها قوة جذب باتجاه المركز، وفي هذه الحالة يتغير اتجاه حركة الجسم بينما تبقى سرعته ثابتة، ويمكن توضيح قوة الجذب المركزي بقانون نيوتن الثاني الذي ينص على أن الجسم يتسارع في اتجاه محصلة القوة المسببة لتسارعه، إلا أن الأجسام تبدو وكأنما هنالك قوة أخرى تدفعها للخارج وهذه القوة معروفة باسم "قوة الطرد المركزي".[٢]

تعريف قوة الطرد المركزي

تتواجد قوة الطرد المركزي في كل مكان؛ عند التفاف السيارة وفي دوران الغسالة وفي الأرجوحة الدوارة في ألعاب الملاهي، وقد قال أندرو غانسي -عالم فيزيائي بجامعة واشنطن- في تعريف قوة الطرد المركزي أن " قوة الجذب المركزي وقوة الطرد المركزي هما في الحقيقة نفس القوة بالضبط ، فقط في اتجاهين متعاكسين لأنهما مرتبطان بأُطر مرجعية مختلفة"، ويمكن تعريف قوة الطرد المركزي على أنها القوة اللازمة للحفاظ على جسم ما يتحرك في مسار منحني ويتم توجيهه نحو مركز الدوران[٣]، إلا أن قوة الطرد المركزي-كمصطلح- ما هي إلا قوة وهمية تمتلك نفس قيمة وأبعاد قوة الجذب المركزي-القوة التي تبقي الجسم في مساره الدائري- مشيرة للاتجاه المعاكس، وليست إلا نتاج القصور الذاتي -وهي ممانعة الجسم لتغيير حركته- للجسم.[٤]

وعلى الرغم من أنها ليست قوة حقيقية إلا أن مفهوم القوة الطاردة المركزية مفيد؛ فعلى سبيل المثال فإنها تظهر عند تحليل سلوك المائع في فاصل القشدة، وفي جهاز الطرد المركزي -لتحليل الدم في المختبرات الطبية- وفي تدريب رواد الفضاء، وحتى تكون قوانين نيوتن قابلة للتطبيق في مثل هذا الإطار المرجعي الدوار، يجب إدراج قوة القصور الذاتي أو قوة وهمية -قوة الطرد المركزي- بحيث تكون مساوية ومعاكسة لقوة الجذب المركزي في معادلات الحركة[٤]؛ حيث ينص قانون نيوتن الثالث على أنه " لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه" فتقوم القوة المركزية بسحب الكتلة إلى الداخل لتتبع مسارًا منحنيًا، بينما يبدو أن الكتلة تتجه إلى الخارج بسبب القصور الذاتي -ظاهريًّا تسمى بقوة الطرد المركزي- مما يعني أن هناك قوة واحدة حقيقية فقط يتم تطبيقها وهي قوة الجذب المركزي، في حين أن الحالة الأخرى ليست سوى قوة ظاهرية[٣]، ويمكن زيادة قوة الطرد المركزي إما عن طريق زيادة سرعة الدوران أو كتلة الجسم أو عن طريق تقليل نصف القطر، وهو مسافة الجسم من مركز المنحنى.[٤]

المراجع[+]

  1. "Motion", www.britannica.com, Retrieved 13-8-2019. Edited.
  2. "What Is Centripetal Force? Definition and Equations", www.thoughtco.com, Retrieved 13-8-2019. Edited.
  3. ^ أ ب "What Are Centrifugal & Centripetal Forces?", www.livescience.com, Retrieved 13-8-2019. Edited.
  4. ^ أ ب ت "Centrifugal force", www.britannica.com, Retrieved 13-8-2019. Edited.