تسجيل الدخول

تسجيل

لعبة العصا والحلقة (لعبة العصا والحلقة: فيزياء الدوران وتحويل الطاقة)

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص219

2025-07-23

722

هي لعبة تتكون من حلقة بلاستيكية تدور حول عصا خشبية. إذا أمسكت بالعصا في وضع رأسي مع تثبيت الحلقة عند القمة ثم قمت بإدارة الحلقة، فإنها ستتحرك تدريجيا إلى أسفل العصا، لماذا يتباطأ مُعدَّل نزولها ويزداد دورانها أثناء السقوط ؟ وإذا قلبت العصا قبل أن تصل الحلقة إلى القاع، يُمكنك أن تحافظ على استمرار الحركة إلى ما لا نهاية.

الجواب: إذا سمحت للحلقة أن تنزل إلى أسفل بمستوى مائل، فإنها تدور بسرعة مُطَّردة في أثناء نزولها، وتأتي الطاقة المتزايدة للدوران من طاقة الوضع المتناقصة. تدور الحلقة حول العصا إلى أسفل بالطريقة نفسها، ولكن على السطح الداخلي من الحلقة بدلا من السطح الخارجي. وفي أي لحظة تكون الحلقة مائلة، مع وجود جزء من سطحها الداخلي يُلامس العصا. وفي اللحظة التالية، تتحرّك نقطة التلامس حول العصا وإلى الأسفل أيضًا (شكل (1-53) . وتُواصل نقطة التلامس النزول إلى أسفل العصا، وبينما تهبط الحلقة إلى أسفل، فإنها تُحوّل طاقة الوضع إلى طاقة حركية من أجل الدوران.

ويُحَدَّد معدَّل الهبوط بناءً على درجة ميل الدوامة وهي ثابتة بسبب الاتجاه المائل للحلقة. وبينما تدور الحلقة على نحو أسرع، تصير أفقية أكثر، ويقل كلٌّ من ميل الدوامة

ومعدل الهبوط.  إذا دارت حلقتان بالقُرب من قمَّة العصا، قد يُصادف أن تلحق الحلقة العلوية بالحلقة السفلية. وعندما تتلامسان تقفز الحلقة العلوية إلى أعلى نتيجة التصادم، صاعدة إلى أعلى.