ما هو العزم؟
العزم، والذي يُعرف أيضاً بعزم الدوران، هو مقياس لمقدار القوة المؤثرة على جسم ما، والتي يمكن أن تتسبب في دوران الجسم حول محور الدوران، والتي يمكن أن تسبب التسارع الزاوي، ويعد عزم الدوران كمية متجهة حيث يعتمد اتجاه متجه العزم على اتجاه القوة المؤثرة على المحور.[١][٢]
ما هي أنواع العزم؟
يوجد نوعان لعزم الدوران، وهما كالآتي:[١][٢][٣]
- عزم الدوران الثابت: هذا النوع من عزم الدوران لا ينتج حركة في الجسم الذي طبقت عليه القوة، وبالتالي لا يعمل على إنتاج تسارع زاوي، مثل دفع باب مغلق بقوة معينة حيث لا ينتج عن هذه القوة حركة للباب حول محور الدوران.
- عزم الدوران الميكانيكي أو المتحرك: هذا النوع من عزم الدوران يعمل على تحريك الجسم حول محور الدوران؛ وبالتالي إنتاج تسارع زاوي أثناء الحركة، مثل دوران عجلات سيارات السباق التي تتسارع من خط البداية، وذلك لأنها يجب أن تنتج تسارع زاوي؛ نظراً لأن السيارة يجب أن تتسارع على طول المسار.
كيف يتم حساب عزم الدوران؟
يمكن القول بأن العزم يعتمد على مقدار القوة المطبقة والمسافة العمودية بين النقطة التي يتم حساب عزم الدوران حولها ونقطة تطبيق القوة، ولذلك يتم تمثيل عزم الدوران رياضياً على النحو التالي:[١][٢][٣]
حيث تدل الرموز على ما يلي:
- : هو عزم الدوران ويقاس بوحدة نيوتن.متر (N.m).
- : القوة المطبقة وتقاس بوحدة نيوتن (N).
- : طول ذراع محور الدوران، وهي المسافة بين نقطة الدوران إلى مكان تطبيق القوّة، وهي تقاس بوحدة متر (m).
- : الزاوية بين متجه القوة ومحور الدوران.
كما يمكن تمثيل المعادلة أعلاه كحاصل للضرب التقاطعي لمتجه القوة مع متجه الموقع، كما يلي:
تطبيقات عزم الدوران
هناك تطبيقات عديدة لعزم الدوران من بينها:[١][٤]
- أرجوحة التوازن (see-saw) في حديقة الألعاب.
- الأبواب المثبتة بمفصلات.
- فك صواميل عجل السيارة.
- البندول عند التأرجح.
- شخص يركب دراجة.
أمثلة حسابية على عزم الدوران
فيما يلي بعض الأمثلة الحسابية عن حساب عزم الدوران:[١]
إذا تم التأثير بقوة عمودية مقدارها 50 نيوتن على باب متأرجح، وكان عرض الباب يبلغ 1 متر، مع إهمال قوة الاحتكاك، ما هي قيمة عزم الدوران على هذا الباب مع أخذ المفصلة كنقطة محورية؟
بما أن عزم الدوران يساوي:
بما أن القوة المؤثر عامودية على محور الدوران، فإن الزاوية تساوي 90 درجة، فتكون قيمة عزم الدوران:
إذا كانت هناك قوة مقدارها 250 نيوتن تؤثر بزاوية مقدارها 30 درجة على محور الدوران وكان عزم الدوران الناتج يساوي 100 نيوتن متر، كم يبلغ طول محور الدوران؟
بما أن عزم الدوران يساوي:
المراجع
- ^ أ ب ت ث ج "Introduction to Torque and Its Applications", byjus, Retrieved 16/3/2023. Edited.
- ^ أ ب ت is defined as Γ,angle between r and F "Torque and Rotational Motion Tutorial", uoguelph, Retrieved 16/3/2023. Edited.
- ^ أ ب is a measure of,Torque is a vector quantity "What is torque?", khanacademy, Retrieved 16/3/2023. Edited.
- ↑ "20 Examples of torque in Physics, Sports, Human activity", mechcontent, Retrieved 16/3/2023. Edited.
