منو
 صفحه های تصادفی
نشانه های ظهور امام مهدی علیه السلام - تسلط سفیانی بر ایالات پنجگانه
هماتیت
خطهای با مسیر آزاد در عکاسی
دین اجداد پیامبر اکرم
عکسبرداری الکترواستاتیکی
کدو «داروئی»
تولید ماشین لباسشویی و اتو
فرهنگسرای سالمند
سخنان حرّ خطاب به سپاهیان یزید
غزوه ذی قرد
 کاربر Online
501 کاربر online
تاریخچه ی: نیروی جانب مرکز

||نیروی جانب مرکز ، نیرویی است که به جسمی که به یک انتهای ریسمانی بسته شده است و حول نقطه‌ای در یک مسیر دایروی حرکت می‌کند، وارد می‌شود و جهت آن همواره به سمت مرکز دایره است.||
!مقدمه
ریسمان کوچکی را در نظر بگیرید که به انتهای آن وزنه کوچکی نصب شده است. اگر انتهای دیگر ریسمان در یک نقطه ثابت شده باشد و وزنه در سطح افقی با ((سرعت|سرعت ثابت)) بر یک مسیر دایره‌ای حرکت کند. در این صورت مقدار سرعت ثابت بوده، ولی جهت آن دائما تغییر می‌کند. در این صورت نیروی وارده بر ذره یک ''نیروی جانب مرکز'' است که جهت آن به طرف نقطه ثابت ریسمان است.

در این نوع حرکت چون مقدار سرعت ثابت بوده، ولی جهت آن تغییر می‌کند، لذا یک ((شتاب)) حاصل می‌شود که این شتاب را ((شتاب جانب مرکز)) می‌گویند. در مثال ریسمان نیرویی از طرف ریسمان بر وزنه وارد می‌شود که اگر از سنگینی وزنه و اثر مقاومت هوا صرفنظر کنیم، در این صورت این نیرو ، تنها نیرویی خواهد بود که سبب تغییر جهت سرعت می‌گردد و به آن شتاب می‌دهد.

اگر چنانچه ریسمان پاره شود، در این صورت وزنه در راستای مماس بر مسیر حرکت با همان سرعتی که قبل از پاره شدن طناب داشت، به خارج پرتاب می‌شود. اما تا زمانی که ریسمان پاره نشده است، ((نیروی کشش)) ریسمان وزنه را مجبور می‌کند که بر یک مسیر دایره‌ای حرکت کند. چون جهت این نیرو همواره متوجه مرکز دایره است، لذا این نیرو را نیروی جانب مرکز می‌گویند.
!محاسبه شتاب جانب مرکز
گفتیم که در حرکت دایره‌ای بر یک مسیر مسطح افقی ، فقط جهت سرعت تغییر می‌کند. بنابراین شتاب از تغییر جهت این سرعت حاصل می‌شود. اگر به صورت هندسی موقعیت ذره را در دو مکان در روی دایره مسیر حرکت مشخص کنیم، در این صورت جابجایی ذره برحسب زاویه‌ای که شعاع مسیر حرکت طی می‌کند، سنجیده می‌شود. لذا تغییرات جابجایی نسبت به زمان را تعیین نموده و از این عبارت در حالتی که فاصله زمانی بین دو موقعیت به سمت صفر میل می‌کند، حد می‌گیریم. در این صورت در نهایت به این نتیجه می‌رسیم که مقدار شتاب جانب مرکز با فرض اینکه سرعت خطی حرکت ذره v بوده و شعاع مسیر حرکت R باشد، از رابطه {TEX()} {a = \frac{v^2}{R}} {TEX} حاصل خواهد شد که در آن a شتاب جانب مرکز است. بدیهی است که جهت این شتاب نیز مانند نیروی جانب مرکز در جهت مرکز دایره مسیر حرکت خواهد بود.

اگر چنانچه جابجایی ذره را بر حسب زاویه‌ای که بردار شعاعی طی می‌کند، بیان کنیم، در این صورت به جای جابجایی خطی جابجایی زاویه‌‌ای خواهیم داشت. لذا تغییرات جابجایی زاویه‌ای نسبت به زمان را به صورت ((سرعت زاویه‌ای)) تعریف می‌کنیم. بنابراین می‌توان شتاب جانب مرکز را برحسب سرعت زاویه‌ای بیان کرد. یعنی اگر ω سرعت زاویه‌ای باشد، در این صورت شتاب جانب مرکز از رابطه زیر حاصل می‌شود:

::{TEX()} {a = Rω^2} {TEX} ::
!اندازه نیروی جانب مرکز
نیروی جانب مرکز ، در ((حرکت یکنواخت)) بر مسیر دایره‌ای عبارتست از نیرویی با اندازه ثابت که بطور مداوم عمود بر مسیر حرکت ، بر جسم اثر می‌کند و سبب می‌شود که جسم با سرعت ثابت روی دایره حرکت کند. از طرف دیگر ، چون بر اساس ((قوانین حرکت نیوتن|قانون دوم نیوتن)) نیرو را برحسب حاصل ضرب شتاب در ((جرم)) ذره تعریف کرده‌ایم، لذا اگر جرم جسم را با m نشان دهیم، در این صورت چون شتاب جانب مرکز را به صورت {TEX()} {a = \frac{v^2}{R}} {TEX} یا {TEX()} {a = Rω^2} {TEX} تعریف کرده‌ایم، لذا نیروی جانب مرکز از رابطه زیر محاسبه خواهد شد:

::{TEX()} {F = mRω or F = m\frac{v^2}{R}} {TEX}::
!نیروی گریز از مرکز
در حرکت دایره‌ای چون جسم با سرعت ثابت در یک مسیر دایره‌ای حرکت می‌کند، لذا ممکن است چنین تصور کنیم که نیروی جانب مرکز توسط نیروی دیگری که با آن مساوی بوده و در خلاف جهت آن است و ''نیروی گریز از مرکز'' نامیده می‌شود، خنثی می‌شود و همین نیروست که جسم را از مرکز دوران دور می‌کند. اما آنچه مسلم است، این است که این نیرو وجود واقعی ندارد و تصور آن همواره بسته به ناظری است که حرکت را مشاهده می‌کند.

برای اینکه واقعا بدانبم نیروی گریز از مرکز یک نیروی مجازی است، فرض کنید که ناظری در روی مرکز دایره ایستاده است و همراه این محور با سرعت زاویه‌ای ω می‌چرخد. این ناظر همواره وزنه را ساکن می‌بیند، چون نیروی کشش نخ که متوجه مرکز است، برای این ناظر نیز وجود دارد. این ناظر می‌تواند اندازه این نیرو را بسنجد. برای توجیه حالت سکون نیز ، نیرویی مساوی با نیروی جانب مرکز و در خلاف جهت آن به نام نیروی گریز از مرکز در نظر می‌گیرند.

اما از دید ناظری که در روی زمین ساکن است و این حرکت را مشاهده می‌کند، نیروی گریز از مرکز مفهومی ندارد. چون در این حالت جسم ، در اثر ضربه‌ای که بر آن وارد می‌شود و سرعتی که در اثر ضربه پیدا می‌کند، بر اساس ((قوانین حرکت نیوتن|قانون اول نیوتن)) می‌خواهد که در امتداد خط راست حرکت کند، ولی نیروی جانب مرکز آن را مجبور می‌کند که بر روی محیط دایره حرکت کند.
!مباحث مرتبط با عنوان
*((جرم))
*((حرکت یکنواخت))
*((سرعت))
*((سرعت زاویه‌ای))
*((شتاب))
*((شتاب جانب مرکز))
*((قوانین حرکت نیوتن))
*((نیرو))
*((نیروی کشش))



تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 شنبه 05 شهریور 1384 [14:54 ]   2   حسین خادم      جاری 
 دوشنبه 08 فروردین 1384 [09:55 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..