الحركة الدائرية في الفيزياء

الحركة الدائرية في الفيزياء
الحركة الدائرية في الفيزياء

مفهوم الحركة الدائرية في الفيزياء

تُعبر الحركة الدائريّة عن حركة جسم ما في مسار دائريّ، والتي يُمكن أن تكون حركة منتظمة في حال كان المعدل الزاوي والسرعة ثابتين، أو قد تكون حركة غير منتظمة في حال كان معدل الحركة متغيرًا، حيثُ إنّ اتجاه الحركة يتغير باستمرار على عكس حالة الحركة الخطيّة، كما أنّه يُمكن وصفها من حيث المتغيرات الزاوية.[١]

المتغيرات الزاوية في الحركة الدائرية في الفيزياء

تشمل المتغيرات الزاوية في الحركة الدائريّة في الفيزياء على ما يأتي:

  • السرعة الزاوية

تُمثل السرعة الزاوية معدل التغيير في الإزاحة الزاوية لجسم ما في حركة دائريّة، حيثُ تتمثل بالصيغة الرياضيّة الآتية:

ω = lim∆t → 0 (∆θ / t) = dθ / dt

حيث إن:

  • ω: السرعة الزاوية، بوحدة راديان/ ثانية.
  • ∆θ: التغير في الإزاحة الزاوية.
  • t: الزمن.
  • الإزاحة الزاوية

تتمثل الإزاحة الزاوية بالزاوية التي تدور بواسطة جسم دوار لكلّ وحدة زمنيّة، إ يُعبّر عنها بالرمز ∆θ، وتُقاس بوحدة الراديان.

  • التسارع الزاوي

يُمثل التسارع الزاوي مُعدل تغيير سرعة الزاوية للجسم الدوّار، والذي يُمكن التعبير عنه بالصيغة الرياضيّة الآتية:

α = dω / dt

α = d2θ / dt2

حيثُ إنّ:

  • α: التسارع الزاوي.
  • dω: التغير في السرعة الزاوية.
  • dt: التغير في الزمن.

أمثلة واقعية على الحركة الدائرية في الفيزياء

تُقسم الحركة الدائريّة في الفيزياء كما ذُكر سابقًا إلى حركة منتظمة وأخرى غير منتظمة، وعليه يُمكن الاطلاع على الأمثلة الآتية التي تُمثلها:

  • أمثلة على الحركة الدائرية المنتظمة في الفيزياء

يُمكن الاطلاع فيما يأتي على أمثلة تُمثل الحركة الدائريّة المنتظمة:[٢]

    • حركة القمر الصناعيّ بمساره بحركة منتظمة حول كوكب الأرض.
    • حركة كوكب الأرض حول الشمس بحركة منتظمة.
    • حركة ركاب الدراجات حول المسار الدائريّ بسرعة ثابتة ومنتظمة.
  • أمثلة على الحركة الدائرية غير المنتظمة في الفيزياء

يُمكن الاطلاع فيما يأتي على أمثلة تُمثل الحركة الدائريّة غير المنتظمة:[٣]

    • حركة الخيول في السباق.
    • حركة السيارات في الأسواق.
    • حركة الطائرات عبر السحب في السماء.
    • الكرات المرتدة.

مثال حسابي على الحركة الدائرية في الفيزياء

تتأرجح كرة مربوطة في نهاية خيط بحركة دائريّة، حيثُ يبلغ نصف قطر مسارها 1.15م، حيثُ تصنع الكرة خلال دورانها دورتين في الثانية الواحدة، جد التسارع المركزيّ.[٤]

الحل:

  • جد سرعة الكرة اعتمادًا على حساب محيط الدائرة، ودورتها مرتين على النحو الآتي:
  • السرعة = (عدد الدورات في الثانية × محيط المسار) / الزمن
  • السرعة = (عدد الدورات × 2 × π × نصف القطر) / الزمن
  • السرعة = (2 × 2 × π × 1.15) / 1
  • السرعة = 14.4 م / ثانية
  • جد تسارع المركزيّ باستخدام القانون الآتي:
  • التسارع المركزيّ = (السرعة)² / نصف قطر المسار
  • التسارع المركزيّ= 14.4 / 1.15
  • التسارع المركزيّ= 180 م/ ث²

المراجع[+]

  1. "Circular Motion", byjus, Retrieved 18/10/2022. Edited.
  2. Mukesh Kumar (29/12/2021), "Definition of Circular Motion: Types, Example and Formula", CBSE Digital Education, Retrieved 18/10/2022. Edited.
  3. "Circular Motion for IIT JEE", vedantu, Retrieved 18/10/2022. Edited.
  4. "Circular Motion", ck-12, Retrieved 18/10/2022. Edited.

1 مشاهدة