قوة الطرد المركزي

قوة الطرد المركزي

 

قوة الطرد المركزي

قوة الطرد المركزي هي قوّة في الأصل غير حقيقيّة، وإنّما تمّ وضعها لشرح بعض النظريات في الميكانيكا الكلاسيكية، حيث تعرف بأنّها ردّة الفعل المقابلة لقوّة الجذب المركزية، وقد تمّ وضع قانون لتفسيرها حسب قوانين نيوتن، وحسب قانون القصور الذاتي للأجسام، ويعتمد هذا القانون على أنّ الجسم يجب أن يتحرّك بشكل مستقيم وليس دائرياً لذلك فهو يرغب في الخروج عن مساره في كلّ نقطة من حركته بشكل دائري، ومن الأمثلة التي تستخدم لإثبات هذه النظرية، هي خروج السيارات عن مسارها عند محاولتها الدوران حول الدُّوار بسرعة.

*حساب قوة الطرد المركزي

بعد معرفتنا بتعريف قوة الطرد المركزي  ومعرفة أنّ الأجسام في المسار الدائري تتحرك بسرعة ثابتة حول نقطة المركز الثابتة، وهذه السرعة تُغير من اتجاهها باستمرار فإنّ التسارع له جزئين هما التسارع المماسي الذي يُوازي اتجاه حركة الجسم والتسارع المركزي الذي يكون عموديًا على الجسم، فإذا كان التسارع المماسي يساوي صفرًا والتسارع المركزي غير ثابت، فإنّ القوة المُسببة للتسارع هي قوة الجاذبية واتجاهها إلى الداخل، ويمكن حساب التسارع المركزي بقسمة مربع السرعة على نصف قطر المسار الدائري، والقوة تُساوي التسارع المركزي مضروبًا في الكتلة، ولحساب القوة الطاردة المركزية يتم استخدام التسارع المركزي ولكن بعكس اتجاه القوة فقط، وذلك لوصف قوة الطرد المركزي الظاهرة ولكنها وهمية في الحقيقة، والتي من الممكن الإحساس بها عند المرور بالسيارة في مسار دائري والشعور بأنّ هناك قوة تسحب المركبة إلى اليمين ويمكن معرفة حسابها بالقانون الآتي حيث إن:

F: هي قوّة الطرد المركزي.

m: هي كتلة الجسم.

v: تعبر عن السرعة التي يتحرك بها الجسم.

R: هي نصف قطر الدوران، أي المسافة بين محور الجسم ومحور الدوران.

*تطبيقات عملية علي قوة الطرد المركزي

اعتمد العلماء على مفهوم وفكرة الطرد المركزي في عمل عدد من التطبيقات العلميّة خاصة في مجال الطب، حيث صمم العلماء جهازاً يسمى بجهاز الطرد المركزي، توضع به أنابيب اختبار تحتوي على عيّنات من الدم، ويتم تحريكها في مسار دائري وبسرعات عالية نسبيّاً مما يؤدي إلى فصل مكوّنات الدم، حيث يرتب مكونات الدم من الأثقل إلى الأخف، كما وتم تصميم وعمل أجهزة الطرد المركزي المستخدمة في المفاعلات والمسارعات النووية سواء كانت علميّة أم عسكرية لأغراض تخصيب اليورانيوم.

*امثلة علي قوة الطرد المركزي

يوجد أمثلة مختلفة لتطبيقات قوّة الطرد المركزي في الحياة اليومية منها:

  • عمل جهاز الطرد المركزي الذي يستخدم لفحص مكونات الدم على مبدأ قوّة الطرد المركزي حيث يتم وضع الدم في أنبوب اختبار وتدويره بسرعة فتتجه الجزيئات الثقيلة نحو الخارج مبتعدة عن مركز الدوران وتتراكم في قاع الأنبوب أما الجزيئات الأخف تبقى في الوسط.
  • تجفيف الملابس في الغسالة يتم باستخدام حوضٍ أسطوانيٍّ الشكل بجدرانٍ مثقبةٍ عندما يدور الحوض بسرعةٍ تعمل قوة الطرد المركزي بإخراج الماء عبر الثقوب وبالتالي تجفيف الأقمشة المبللة بسرعة.
  • ركوب السفينة الدوارة في مدن الألعاب مثال آخر على قوّة الطرد المركزي فعندما تتجاوز السفينة الدوارة الجزء العلوي المنحني من المسارات يشعر الراكب أن قوّة الطرد المركزي تسحبه إلى الأعلى، وبالمثل في الجزء السفلي المنحني من المسارات يشعر أن القوة تدفعه نحو الأسفل.
  • يوجد خدعةٌ بسيطةٌ يمكن تنفيذها عبر قوّة الطرد المركزي بحيث نأخذ سطل نصف مملوء بالماء ونقوم بتدويره بشكل دائرةٍ نحو الأعلى والأسفل باستخدام حبل، نلاحظ أن الماء يبقى في داخله حتى عندما يكون فوقنا تمامًا كل ذلك بسبب قوّة الطرد المركزي.
  • عند وضع جسمٌ ما على قرص وتدوير القرص سيعمل الاحتكاك في البداية على الاحتفاظ بالجسم على سطح القرص لكن عند زيادة سرعة الدوران ستصبح قوة الطرد أكبر من قوة الاحتكاك التي تحتفظ بالقرص بالتالي سوف يطير الجسم في خطٍ مستقيمٍ.

 

اظهر المزيد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى