ما الفرق بين قوة الطرد المركزية وقوة الجذب المركزية

اكتشف العالم إسحق نيوتن قوة الجذب المركزية وقوة أخرى متعلقة بها، فما الفرق بين قوة الجذب المركزية وقوة الطرد المركزية؟

3 إجابات

عند الانعطاف في السيارة يشعر الركاب بقوة تدفعه إلى خارج مركز الانعطاف، تلك القوة هي قوة الطرد المركزي، بينما يوجد قوة أخرى تقوم بجذب الجسم إلى مركز المسار، وتعمل على إبقاء الجسم في مسار منحني التي تسمى قوة الجذب المركزي.

تعتبر قوة الجذب المركزي قوة حقيقية بينما قوة الطرد المركزي تعتبر قوة ظاهرية، والاختلاف بينهما يكون متصل باختلاف المرجع، إذا كنت تراقب جسم يتحرك بشكل دائري سترى قوة تسحبه نحو الداخل وتحافظ على مساره الدائري ، أما إذا كنت بداخل هذه الحركة ستشعر بقوة تدفعك بعيداً عن المركز.

وحسب قانون نيوتن الثاني “الجسم الساكن يبقى ساكن والجسم المتحرك يبقى متحرك ما لم تؤثر عليهما قوة خارجية” بمعنى آخر إذا تحرك جسم في الفضاء بخط مستقيم فقصوره الذاتي سيتسبب باستمرار حركته إلا إذا أثرت عليه قوة خارجية، ولجعل الجسم يتحرك بشكل دائري دون التغيير في سرعته، نقوم بتطبيق قوة جذب مركزي مستمرة حيث يصبح نصف قطر المسار هو (r) وكتلة هذا الجسم هي (m) ويتحرك بسرعة (v) فتصبح القوة تعطى بالعلاقة الأتية:

F=(m*v²)/r

أما قانون نيوتن الثالث فيقول “لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومعاكس في الاتجاه” فإن القوة المعاكسة لقوة الجذب المركزي هي قوة الطرد المركزي.

أكمل القراءة

إنك تختبر قوى الطرد المركزي بشكلٍ يومي سواء عند قيادة السيارة في المنعطف أو عندما تدور الغسالة وغيرها. ولكنّ الكثيرين يختلط عليهم الأمر بين قوى الطرد المركزي وقوى الجذب المركزي.

كتعريف يمكن أن نقول أنّ قوة الجذب المركزي هي القوة الضرورية لإبقاء جسم يتحرك ضمن مسار منحني في مساره ويكون اتجاه هذه القوة باتجاه مركز الدوران. أي تكون هذه القوة قطرية تتجه نحو المركز.

بسبب التغير المستمر في اتجاه الحركة ضمن المسار المنحني ينشأ لدينا ما يُسمى التسارع المركزي ويساوي مربع السرعة مقسوماً على نصف قطر المسار. هذا التسارع يتسبب بظهور قوة الجذب المركزي والتي تُساوي كتلة الجسم مضروبةً بقيمة التسارع المركزي وذلك وفق القانون التالي:

قوة الجذب المركزي

حيث:

  • Fr هي قوة الجذب المركزي
  • m هي كتلة الجسم المتحرك
  • r هو نصف قطر مسار الحركة

في المقابل تٌعرّف قوة الطرد المركزي على أنّها القوة الظاهرية التي تؤثر على الجسم المتحرك ضمن مسار منحني كردّ الفعل لقوة الجذب المركزي، وتسمى بقوة ظاهرية لأنها قوة غير حقيقية.

وهذه القوة ناتجة عن العطالة أو القصور الذاتي للكتلة بتأثير الدوران. فوفقاً لقوانين نيوتن، لكل فعل رد فعل يُساويه بالقيمة ويُعاكسه بالاتجاه وهنا قوة الطرد المركزي هي ردّ الفعل الذي يدفع الجسم بعيداً عن مركز الدوران بتأثير قصورها الذاتي.

أكمل القراءة

كلا القوتين سواءً كانت الطرد المركزية أو الجذب المركزية يطلق عليهما “قوة”. إلا أن العلم يقول إن قوة الطرد المركزية هي ليست أحد القوى الموجودة في الطبيعة وبالتالي تسميتها “قوة” هو أمرٌ مجازيٌ الغاية منه للتوضيح وليس أكثر. قوة الطرد المركزي هي تعبيرٌ غير مباشرٍ عن قوة القصور الذاتي (قانون نيوتن الأول) كتمثيلٍ عن ميول الجسم لمقاومة تغيير حالته الحركية (أو السكونية).

وبالتالي قوة الطرد المركزي هي تُصنفُ على أنها قوةٌ “ظاهرةٌ” أي أنها تظهر كقوةٍ ولكنها في الواقع ليست كذلك. لتوضيح الفكرة لنفترض دوران جسمٍ على محيط دائرةٍ. فإن قوة الطرد هي القوة التي تبقي الجسم دوارًا على مسار الدائرة وتمنعه من تجاوز هذا المسار. كمثال على ذلك القوة التي تبقي من خلالها الأرض القمر بعيدًا عنها وتتركه يدور في مسارٍ محددٍ حولها.

تم تعريف قوة الطرد المركزي عام1695 من قبل العالم كريستيان هيجنز. أمّا فيما يخص قوة الجذب المركزية فهي تعمل عكس مبدأ الطرد المركزي. حيث أنها تعبّر عن قوة التجاذب بين كتلتين (حسب قانون التجاذب لنيوتن)، وفي هذه الحالة تكون قوة الجذب المركزي مساويةً بالشدة لقوة الطرد المركزي وتعاكسها بالاتجاه وهذا هو الفرق الجوهري بين القوتين. فكرة تعاكس هاتين القوتين بالاتجاه تضمن ثبات القمر في مداره حول الأرض، حيث إزالة القوة الأولى يؤدي إلى هبوط القمر على الأرض في حين إزالة القوة الثانية يؤدي إلى خروج القمر عن مداره مبتعدًا عن الأرض في الفضاء الكوني.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما الفرق بين قوة الطرد المركزية وقوة الجذب المركزية"؟