بحث عن الحركة الدورانية في الفيزياء

بحث عن الحركة الدورانية من الأبحاث المهمة جدًا التي يطلب من الطلاب إنجازها في مادة الفيزياء؛ حيث أن الأجسام تتحرك في أشكال مختلفة منها الحركة الدورانية؛ حيث أنها تصف عادة حركة الجسم الصلب حول محور ثابت هي حالة خاصة للحركة الدورانية. وفي هذا المقال سوف نزودكم ببحث كامل عن الحركة الدورانية بما فيه تعريف الحركة الدورانية ومعادلاتها وقوانينها، فضلًا عن تزويدكم بأهم التطبيقات على الحركة الدورانية في الحياة اليومية.

بحث عن الحركة الدورانية

يطلب عادة بحث عن الحركة الدورانية من الطلاب في مادة الفيزياء، حيث يعد موضوع الحركة أحد أهم فروع الفيزياء التي لا بد من الاهتمام بها وإعطائها أولوية كبرى لما لها من تطبيقات عملية في الحياة اليومية. نضع لكم فيما يأتي بحث كامل عن الحركة الدورانية في الفيزياء .

مقدمة بحث بحث عن الحركة الدورانية

إذا سبق لك أن قمت بتدوير عجلة دراجة أو دفع عجلة دائرية، فأنت تعلم أن القوة مطلوبة لتغيير السرعة الزاوية. على سبيل المثال، نعلم أن الباب ينفتح ببطء إذا دفعنا قريبًا جدًا من مفصلاته، بالإضافة إلى ذلك نحن نعلم أنه كلما زاد حجم الباب، كان فتحه أبطأ. ويشير المثال السابق إلى أنه كلما تم تطبيق القوة بعيدًا عن المحور، زاد التسارع الزاوي؛ والنتيجة الأخرى هي أن التسارع الزاوي يتناسب عكسيا مع الكتلة. تبدو هذه العلاقات مشابهة جدًا للعلاقات المألوفة بين القوة والكتلة والتسارع المتجسد في قانون نيوتن الثاني للحركة. [1]

تعريف الحركة الدورانية

يمكن تعريف الحركة الدورانية بأنها حركة جسم حول مسار دائري، في مدار ثابت. يمكن تعريفه أيضًا على أنه حركة الجسم حيث تتحرك جميع جسيماته في حركة دائرية بسرعة زاوية مشتركة حول نقطة ثابتة، ومثال ذلك دوران الأرض حول محورها. الطاقة الناتجة عن هذه الحركة الدورانية تسمى طاقة الدوران. هناك العديد من المصطلحات الأساسية المرتبطة بالحركة الدورانية مثل عزم الدوران، وعزم القصور الذاتي، والزخم الزاوي، وما إلى ذلك. [2]

ملخص الحركة الدورانية

لتطوير العلاقة الدقيقة بين القوة والكتلة ونصف القطر والتسارع الزاوي، ضع في اعتبارك ما يحدث إذا بذلنا قوة F على نقطة كتلة m على مسافة r من نقطة محورية. ولأن القوة عمودية على المسافة، يكون التسارع في اتجاه القوة. يمكننا إعادة ترتيب هذه المعادلة بحيث تكون F = ma ثم البحث عن طرق لربط هذا التعبير بتعبيرات الكميات الدورانية. [1]نلاحظ أن a = rα ، نعوض هذا التعبير في F = ma.
ينتج عنه: F = m*r*α

تذكر أن عزم الدوران هو فعالية دوران القوة. في هذه الحالة، نظرًا لأن F عمودي على r ، فإن عزم الدوران هو ببساطة τ = Fr. لذا، إذا ضربنا طرفي المعادلة أعلاه في r، فسنحصل على عزم الدوران في الطرف الأيسر. كما يأتي: [1](rF = mr²α) أو (τ = mr²α)

خاتمة بحث عن الحركة الدورانية

المعادلة الأخيرة التي اشتققناها للحركة الدورانية هي المعادلة التناظرية الدورانية لقانون نيوتن الثاني (F = ma) حيث يكون عزم الدوران مشابهًا للقوة، والتسارع الزاوي مماثل للتسارع الانتقالي، و mr² مماثل للكتلة (أو القصور الذاتي). تسمى الكمية mr² بالقصور الذاتي الدوراني أو لحظة القصور الذاتي للكتلة النقطية m مسافة r من مركز الدوران. [1]

شاهد أيضًا: متى يكون الجسم في حالة اتزان دوراني

استخدامات الحركة الدورانية في الحياة اليومية

نرى أمثلة الحركة الدورانية في حياتنا اليومية بشكل كبير، وسوف نسرد لكم فيما يأت بعض الأمثلة على تطبيقات الحركة الدورانية في الحياة اليومية: [3]

• دوران الأرض حول محورها يخلق دورة النهار والليل.
• حركة العجلة في السيارات أو نحوها والتروس والمحركات وما إلى ذلك هي حركة دورانية.
• حركة شفرات المروحية هي أيضًا حركة دورانية.
• باب يدور حول مفصلاته عند فتحه أو إغلاقه.
• حركة لولبة لعبة الدوران المعروفة في مدينة ملاهي.

شاهد أيضًا: ينص القانون الأول لنيوتن في الحركة على

معادلات الحركة الدورانية

يمكن اشتقاق معادلات الحركة الدورانية من خلال معادلات الحركة الخطية المعروفة، وذلك بتبديل المتغيرات والثوابت كما ذكرنا سابقًا، وسوف نضع لكم فيما يأتي معادلات الحركة الدورانية بالتناظر مع معادلات الحركة الخطية: [4]

• ω=ω₀+αt *** v=v₀+at
• θ=ω₀t+(1/2)αt² *** x=v₀t+(1/2)at²
• ω²=ω₀²+2αθ *** v²=v₀²+2ax

شاهد أيضًا: عدد الدورات الكاملة التي يدورها الجسم في الثانية الواحدة

الحركة الخطية والحركة الدورانية

عندما نتحدث عن الحركة الدورانية حتمًا سوف نتطرق إلى الحديث عن الحركة الخطية؛ حيث تتضمن الحركة الخطية جسمًا يتحرك من نقطة إلى أخرى في خط مستقيم، بينما تتضمن الحركة الدورانية جسمًا يدور حول محور، وتشمل الأمثلة على الحركة الدورانية لعبة دوّارة، والأرض الدوارة، ومتزلج دوّار،وعجلة دوران، وهذا هو الفرق بينهما من حيث المفهوم. لكن من الجدير بالذكر أن هناك تشابه مفيد بين الحركة الخطية والحركة الدورانية، يمكننا تلخيصه كما يأتي: [5]

• السرعة الدورانية هي سرعة دوران الجسم، ووحدتها عدد الدورات في الدقيقة (rpm)؛ (درجة في الثانية)، وهذا تقريبًا مماثل للسرعة الخطية.
• الإزاحة الدورانية هي المسافة التي يدور بها الجسم. ووحدتها أجزاء الدورة الكاملة؛ سواء بالدرجات أو راديان؛ حيث أن دورة كاملة = 360º = 2Π راديان. وهذا مماثل للإزاحة الخطية؛ وهي مسافة الخط المستقيم التي يقطعها جسم ما (بما في ذلك اتجاه الحركة).
• تسارع الدوران هو معدل تغير سرعة الدوران. ووحدتها: عدد الدورات في الثانية في الثانية (rev / s²) ؛ راديان في الثانية لكل ثانية (راد / ثانية²)، وهذا أيضًا مشابه للتسارع الخطي الذي وحدته ( م/ثانية²)

شاهد أيضًا: كيف اعرف ان الشي يتحرك 

إلى هنا نكون قد وصلنا إلى ختام هذا المقال، وقد كتبنا لكم فيه بحث عن الحركة الدورانية مع مقدمة بحث وخاتمة مناسية يمكنكم الاستعانة بما فيه من معلومات لأداء واجباتكم المدرسية المطلوبة منكم بشكل ممتاز والحصول على أعلى الدرجات.