عندما يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه؟ هو أحد الأسئلة التي يبحث العديد من الطلاب من فصول مختلفة عن إجابات لها لأنه يعتبر من أهم الأسئلة في درس توازن الدوران في الفيزياء وبعضها يجب استيفاء الشروط لتحقيق هذا التوازن، والتي سنشرحها لكم في هذا المقال.
ما هو الميزان الدوار؟
- قبل أن نعرف متى يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه، يجب أن نعرف أولاً معنى توازن الدوران، لأن التوازن بشكل عام هو حالة من الراحة أو الاستقرار أو الاعتدال أو الحركة المنتظمة للأجسام الصلبة.
- يحدث هذا التوازن للأجسام في جميع الحركات، سواء كانت انتقالية أو دورانية. على سبيل المثال، عندما نقول كلمة توازن، فإن أول ما يتبادر إلى أذهاننا هو مقياسين، عندما يكونان في حالة من الاعتدال، ولكن التوازن بمعناه العام أوسع بكثير وأكثر شمولا.
- بما أن التوازن يمكن أن يحدث لجميع الأجسام، إلا أنه يختلف باختلافها، ولا يحدث هذا التوازن إلا عند استيفاء ظروف مادية معينة وإتاحتها، وأهمها عدم وجود قوة خارجية تعمل على ذلك الجسم وتسببه في حدوث ذلك. تتحرك بناءً على تأثيرها المطبق عليها.
- يعتبر التوازن الدوراني من أهم أنواع التوازن، والذي يوجد في العديد من الأمثلة في حياتنا اليومية، كما يحدث مع الأشياء التي تتحرك وفقًا لحركة الدوران، أي مع محور دوران يتحرك حوله.
- يعني هذا التوازن إذن أن الجسم يظل ثابتًا ويتوقف عن الدوران، أو يدور بانتظام وثبات كاملين.
- يحدث التوازن الدوراني بعد أن يقوم الجسم بحركة دورانية خطية بسرعة منتظمة ثابتة، ولكن اتجاهه متغير، لأن هذه الحركة تعتمد على ما يسمى بعزم القوة المؤثرة على هذا الجسم، مما يتسبب في دورانه حول محوره الخاص. التناوب.على سبيل المثال، دوران الأرض حول الشمس أو حول نفسها.
اقرأ أيضًا من هنا: دراسة التوازن الكيميائي والديناميكي في الفيزياء
ما هي أنواع الميزان الدوراني؟
1- توازن مستقر
- بعد أن أوضحنا لك بالتفصيل ما هو توازن الدوران؟ وقبل الإجابة على السؤال المهم الذي يدور حوله موضوع مقالتنا، أي عندما يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه، يجب أن نقدم لك أنواع التوازن الدوراني، ومن أهمها ما يسمى بالتوازن المستقر.
- مع هذا النوع من التوازن، يقع محور دوران الجسم فوق مركز الثقل على نفس الحامل الرأسي، فإذا تحرك الجسم قليلاً من موضع التوازن، فإنه يعود إلى موضعه الأصلي.
- أي أن الجسم في حالة توازن دوراني مع توازن مستقر، إذا أثرت عليه قوة خارجية وأدت إلى تحركه من وضع التوازن، فإن الإزاحة والتأثير يكونان مؤقتين، وسرعان ما يعود الجسم إلى وضع توازنه المستقر، والذي كان في الداخل، على سبيل المثال، التقط طرف الكتاب الموضوع على الطاولة واتركه.
2- خلل في التوازن
- أما بالنسبة للنوع الثاني من توازن الدوران، فهو توازن غير مستقر، أو كما يطلق عليه أيضًا التوازن غير المستقر.
- في هذا النوع من التوازن، يقع محور دوران الجسم أسفل مركز الثقل على نفس الحامل الرأسي.
- إذا تم إزاحة هذا الجسم قليلاً عن وضع التوازن، فلن يتمكن من العودة إليه مرة أخرى.
- أي عندما يكون الجسم مضطربًا في حالة توازن، فعندما تعمل عليه قوة خارجية لإخراجه من التوازن، فإنه يتأثر بشدة ويفقد توازنه ولا يعود إليه بعد تأثير هذه القوة المطبقة عليه. توقف مثلا بدفع كرسي وطرق عليه.
3- التوازن المطلق
- يعتبر هذا النوع الأخير من التوازن الدوراني من أشهر وأشهر أنواع الميزان الدوراني في حياتنا اليومية. ويسمى أيضًا التوازن المحايد أو التوازن المحايد. في هذا النوع من التوازن، يتوافق محور دوران الجسم مع مركز ثقله .
- إذا تحرك الجسم قليلاً من وضع التوازن هذا، فإنه يتوازن مرة أخرى، ولكن في الوضع الجديد الذي انتقل إليه.
- وهكذا، عندما يتعرض جسم متوازن دوار في حالة توازن مطلق لقوة خارجية، فإنه يخضع للقوة ويفقد توازنه الأول، ولكنه يكتسب التوازن في الوضع الجديد.
- هذا ما يجعلها قابلة للتكيف ومتوازنة في أي وضع جديد، على سبيل المثال، في ميزان أسطوانة على طاولة، وعند الضغط عليها تفقد أول توازن لها، ولكنها تكتسب وضع توازن جديد.
شروط التوازن الدوراني
- من المهم جدًا الإجابة على السؤال حول متى يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه، من أجل معرفة الشروط التي تضمن التوازن للأجسام التي سنذكرها لك أدناه.
- يجب أن تكون القوى المؤثرة على الجسم في اتجاه، والجسم في اتجاه آخر، بحيث تعوض هاتان القوتان بعضهما البعض.
- يجب أن تتحرك القوى المؤثرة على هذا الجسم في خط مستقيم في اتجاه واحد.
- إذا تم استيفاء الشرطين السابقين، يدخل الجسم حالة من التوازن الدوراني حول محور الدوران أو حول جسم آخر، لكن عدم التوازن في أحد هذين الشرطين يتسبب في دوران الجسم حول نفسه.
يمكنك أيضًا التعرف على: وصف البحث للحركة الدورانية الفيزياء الثانوية
متى يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه؟
- نصل الآن إلى أهم نقطة في هذا المقال، والتي سنجيب فيها على سؤال متى يكون الجسم في حالة توازن دوران وقانونه، بعد أن أوضحنا لك كل ما يتعلق بهذا التوازن، بحيث تكون المعلومات متسقة وسهلة ثابتة في ذهنك.
- ببساطة، لكي يكون الجسم في حالة توازن دوراني، يجب أن يكون هناك شرطان فيزيائيان ومستوفيان، أولهما هو أن مجموع أو مجموع القوى المؤثرة على ذلك الجسم هو صفر، والثاني هو ذلك المجموع من اللحظات المؤثرة على هذا الجسم هي أيضًا صفر.
- ينتج هذا التوازن عن إلغاء القوى واللحظات المؤثرة على الجسم للتأثير على بعضها البعض بحيث يكون مجموع آثارها صفرًا، وبالتالي يكون الجسم في حالة توازن دوران.
- هناك حالة فيزيائية ثالثة، يؤدي وجودها إلى توازن دوران الجسم، وهو أن يكون مركز كتلة الجسم فوق قاعدته، أما إذا حدث العكس، فيدور الجسم ويدور دون أن يتأثر. بأي عزم دوران خارجي.
- قانون توازن الدوران بسيط للغاية: عزم الدوران = (القوة x المسافة x jh)، تمثل المسافة المسافة بين مركز كتلة الجسم والمحور، والزاوية e بين المسافة والقوة.
كيفية تحديد مركز الدوران لكتلة التوازن
بعد أن أوضحنا لك عندما يكون الجسم في حالة توازن دوراني وقانونه، أصبح من الواضح لنا أن موقع مركز كتلة الجسم بالنسبة لقاعدته أو بالنسبة لمحور الدوران يمكن أن يكون له أهمية كبيرة. التأثير على حدوث توازن الدوران وكذلك على تحديد نوع هذا الميزان.
لتحديد مركز كتلة أي جسم، عليك القيام بالخطوات التالية:
- يجب تعليق هذا الجسم، الذي سيتم العثور على مركز كتلته، ثم تركه في حالة تذبذب حتى يتوقف عن الحركة تمامًا.
- بعد أن يتوقف عن الحركة، نرسم خطًا رأسيًا يبدأ من حيث نعلقه.
- ثم نقوم بتعليق هذا الجهاز مرة أخرى في نقطة ثانية ونتركه يتأرجح حتى يتوقف عن الحركة تمامًا.
- نعيد رسم خط رأسي جديد، بدءًا من نقطة التعليق الجديدة الثانية.
- بعد رسم الخط العمودي الثاني، سوف يتقاطع مع الخط الرأسي الأول عند نقطة ما، وهذه النقطة هي مركز كتلة هذا الجسم.
- بالنسبة للأجسام الصلبة، يكون مركز كتلتها ثابتًا دائمًا في موضعه، بينما بالنسبة للأجسام المرنة، يتغير موضع مركز كتلتها باستمرار.
أدعوك أيضًا للتعرف على: دراسات حول ثابت بولتزمان في الفيزياء
لذلك، وصلنا إلى نهاية مقالنا، حيث أجبنا على سؤال مادي مهم، عندما يكون الجسم في حالة توازن دوران وقانونه، وقد أوضحنا لكم ما هو توازن الدوران، وأنواعه، الشروط والقانون وكيفية تحديد المركز المتوازن لكتلة الجسم نتمنى ان تكون هذه المقالة مفيدة لكم.