تسجيل الدخول

تسجيل

قذف العملات المعدنية والزجاجات في الهواء ( دراسة لحركة العملة والزجاجة تحت تأثير العزم والاحتكاك)

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص167

2025-07-19

615

انقر عملة معدنية بإصبعك لتجعلها تدور فوق سطح الطاولة، ثم شاهدها واسمع صوت حركتها. مع بدء استقرارها على الطاولة، تتناقص حدة صوت اصطدامها ثم تزداد. هل تدور على نحو أسرع؟ كلا، إذا ألقيت نظرةً عليها تكون النقوش عليها مبهمة بسبب الحركة، ثم تصير واضحة بما يكفي للتعرف عليها.

وازن زجاجة على حافة سطح ما ثم اجذبها في اتجاهات مُعاكسة مُستخدِما يدا عند كل جانب، واجعلها تدور في أثناء الدوران تتحرك الزجاجة تدريجيا نحو المحور الرأسي وتزداد حدة صوت اصطدامها. يُمكنك أيضًا أن تلفّ زجاجة في وضع أفقي تقريبا، إلا أن البدء يكون أصعب. إذا كان بإمكانك أن تُغير اتجاه البدء، فستتخذ الزجاجة وضعًا أفقيا بالتدريج أثناء اللف، لكن على عكس العملة المعدنية، تقل حدة صوت الاصطدام أثناء النزول. هل يُمكنك أن تفسر هذه الحركات ؟

الجواب: تدور العملة حول محورها الأساسي ولكن المحور يُدفع في الاتجاه الرأسي أيضًا، وهي ، حركة يُطلق عليها «المبادرة». تأتي المبادرة من عزم الدوران المتولد من وزن العملة المعدنية، الذي يُمكن اعتبار أنه يؤثر عند مركز العملة المعدنية. أثناء استنزاف الطاقة تدريجيا بفعل الاحتكاك ومقاومة الهواء، تشرع العُملة في الاستقرار إلى أسفل والدوران حول محورها الأساسي على نحو أبطأ، مما يُسهل أكثر رؤية نقوشها. في البداية، يُقلل استنزاف الطاقة حركة المبادرة ولكن هبوط مركز الكتلة يُحوّل طاقة الوضع إلى طاقة حركية إضافية لحركة المبادرة والخشخشة التي تسمعها تكون بسبب حركة المبادرة حيث تصطدم حافة العملة المعدنية بالطاولة. وتزداد حدة صوت الاصطدام مع زيادة معدل حركة المبادرة.

عند تدوير زجاجة في وضع رأسي تقريبًا، فإنها تُبادر أيضًا. وبينما يتحرك محورها الأساسي في الاتجاه الرأسي تدريجيًّا، يهبط مركز كتلتها، وتُستنزف الطاقة مرة أخرى في شكل حركة مبادرة وتزداد حدة الصوت. وعند تدوير الزجاجة في وضع أفقي تقريبا، تقلُّ حركة المبادرة لأنَّ الزجاجة تهبط إلى أن تصل حركة المبادرة إلى قيمة نهائية ضئيلة. ثم تستلقي الزجاجة وتتدحرج على الطاولة.