فيديو السؤال: إيجاد قوة الاحتكاك لسيارة تتحرك حول دوار | نجوى فيديو السؤال: إيجاد قوة الاحتكاك لسيارة تتحرك حول دوار | نجوى

فيديو السؤال: إيجاد قوة الاحتكاك لسيارة تتحرك حول دوار الفيزياء • الصف الأول الثانوي

تتحرك سيارة كتلتها ‪360 kg‬‏ بسرعة ثابتة على مسار دائري حول دوار مسطح. نصف قطر الدوار يساوي ‪12 m‬‏. استغرقت السيارة ‪28 s‬‏ لتكمل دورة واحدة حول الدوار. ما قيمة قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق؟ قرب إجابتك لأقرب نيوتن.

٠٤:٤٠

نسخة الفيديو النصية

تتحرك سيارة كتلتها 360 كيلوجرامًا بسرعة ثابتة على مسار دائري حول دوار مسطح. نصف قطر الدوار يساوي 12 مترًا. استغرقت السيارة 28 ثانية لتكمل دورة واحدة حول الدوار. ما قيمة قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق؟ قرب إجابتك لأقرب نيوتن.

في هذا السؤال، لدينا سيارة تتحرك حول دوار مسطح، وعلينا حساب قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق.

دعونا نبدأ برسم المسألة كالآتي. كتلة السيارة تساوي 360 كيلوجرامًا، ورمزنا لها بالرمز ‪𝑚‬‏، ونصف قطر الدوار يساوي 12 مترًا، ورمزنا له بالرمز ‪𝑟‬‏. عندما تتحرك السيارة على طول الدوار، ستؤثر عليها قوة ‪𝐹c‬‏ في اتجاه مركز الدوار. وتعرف هذه القوة ‪𝐹c‬‏ باسم القوة الجاذبة المركزية.

من الأمور المهمة التي علينا ملاحظتها بشأن القوى الجاذبة المركزية أن لها دائمًا مسببات فيزيائية. ويرجع السبب في تعرض السيارة لقوة جاذبة مركزية في اتجاه مركز الدوار إلى الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق. ومن دون قوة الاحتكاك المؤثرة على السيارة، لم تكن السيارة لتتمكن من التحرك في هذا المسار الدائري.

وعليه، لحساب قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق، علينا حساب القوة الجاذبة المركزية. ولعلنا نتذكر أن القوة الجاذبة المركزية ‪𝐹c‬‏ المؤثرة على جسم ما تعطى بالمعادلة: ‪𝐹c‬‏ تساوي ‪𝑚‬‏ في ‪𝑟‬‏ في ‪𝜔‬‏ تربيع، حيث ‪𝑚‬‏ كتلة الجسم، و‪𝑟‬‏ نصف قطر المسار الدائري الذي تسلكه السيارة، و‪𝜔‬‏ السرعة الزاوية للجسم. إننا نعلم من معطيات السؤال بالفعل أن كتلة السيارة تساوي 360 كيلوجرامًا، ونصف قطر الدوار يساوي 12 مترًا. وعلينا الآن أن نحسب السرعة الزاوية للسيارة.

لعلنا نتذكر أن السرعة الزاوية ‪𝜔‬‏ تعرف بأنها معدل تغير الإزاحة الزاوية. ويمكن تمثيل هذا التعريف بالصيغة: ‪𝜔‬‏ تساوي ‪𝛥𝜃‬‏ على ‪𝛥𝑡‬‏، حيث ‪𝛥𝜃‬‏ التغير في الموضع الزاوي، و‪𝛥𝑡‬‏ التغير في الزمن. ونعلم من معطيات السؤال أن السيارة تستغرق 28 ثانية لتكمل دورة واحدة حول الدوار. إذن ‪𝛥𝑡‬‏ يساوي 28 ثانية. ولكي تكمل السيارة دورة واحدة حول الدوار، فإن التغير في موضعها الزاوي، ‪𝛥𝜃‬‏، لا بد أن يساوي اثنين ‪𝜋‬‏ راديان. ومن ثم فإن السرعة الزاوية للسيارة ‪𝜔‬‏ تساوي اثنين ‪𝜋‬‏ راديان مقسومًا على 28 ثانية.

والآن يمكننا التعويض بهذه القيم عن ‪𝑚‬‏، و‪𝑟‬‏، و‪𝜔‬‏ في صيغة إيجاد القوة الجاذبة المركزية. وعندما نفعل ذلك، نجد أن القوة الجاذبة المركزية ‪𝐹c‬‏ تساوي 360 كيلوجرامًا في 12 مترًا في مربع اثنين ‪𝜋‬‏ راديان على 28 ثانية. وبإجراء هذه العملية الحسابية، نحصل على 217.534 وهكذا مع توالي الأرقام نيوتن. وبتقريب هذا الناتج لأقرب نيوتن، نجد أن القوة الجاذبة المركزية تساوي 218 نيوتن.

لاحظنا سابقًا أن هذه القوة الجاذبة المركزية المؤثرة على السيارة ناتجة عن قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق. وعليه فإن القوة الجاذبة المركزية التي حسبناها تساوي قوة الاحتكاك. إذن هذا الناتج الذي حسبناه، والذي يساوي 218 نيوتن، هو نفسه قيمة قوة الاحتكاك.

إذن الإجابة عن هذا السؤال هي أن قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق تساوي 218 نيوتن.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من مدرس خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية