تعتمد الوحدة الدولية لقياس عزم دوران القوة على مقدار القوة وطول المسافة بين تأثير القوة ومركز الدوران ، حيث أن عزم الدوران هو مقدار قدرة القوة على تدوير الأشياء ، وفي في هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن عزم القوة ، وسنشرح ما هي الوحدة المستخدمة في قياسه.
ما هو عزم الدوران في الفيزياء
عزم الدوران هو مقياس القوة التي يمكن أن تجعل الجسم يدور حول محور ، تمامًا كما أن القوة هي التي تجعل الجسم يتسارع في حركة خطية ، لذا فإن عزم الدوران هو ما يجعل الجسم يكتسب تسارعًا زاويًا ، وعزم الدوران هو كمية متجهة ، حيث يعتمد اتجاه ناقل عزم الدوران على اتجاه القوة على المحور ، وفي الواقع كان أول ظهور لمفهوم عزم الدوران من خلال دراسات أرخميدس حول طرق استخدام أنظمة الرافعة الميكانيكية ، حيث وجد أرخميدس من خلال هذه الدراسات أن هناك هناك عاملان رئيسيان يؤثران على مقدار عزم الدوران ، وهما كالتالي:[1]
- شدة القوة: هي مقدار القوة المؤثرة على جسم ما ، فكلما زادت القوة ، زاد عزم الدوران.
- طول الذراع: هو طول الذراع الذي يتم تطبيق القوة عليه ، وهو المسافة بين مركز الدوران والمكان الذي تتأثر فيه القوة بشكل مباشر بالذراع. كلما زاد طول الذراع ، زادت كمية العزم الناتج عندما تكون القوة ثابتة.
انظر أيضًا: القوة التي تعطي شكل مسار مقذوف منحني هي القوة
الوحدة الدولية لقياس عزم الدوران هي
الوحدة الدولية لقياس عزم الدوران هي نيوتن متر ، ويرمز لها في المعادلة والصيغ الرياضية بالرمز Nm أو الرمز العربي Nm ، حيث تنتج هذه الوحدة من عملية ضرب مقدار القوة بوحدة نيوتن ، بواسطة طول ذراع القوة بوحدة المتر ، والعلاقة بين حجم عزم الدوران وحجم القوة هي علاقة مباشرة ، والعلاقة بين عزم الدوران وطول الذراع هي أيضًا علاقة مباشرة ، وعند استخدام قوانين عزم الدوران في الفيزياء ، يستخدم الرمز t للتعبير عن عزم الدوران ، بينما يرمز إلى القوة بالرمز F ، وطول ذراع القوة يرمز له بـ r ، لذلك يمكن صياغة قانون عزم الدوران على التحويل التالي :[2]
ر = F × rt = F r sinθ
بينما:
- t → هو عزم الدوران ، ويقاس بوحدة نيوتن متر
- F ← هي القوة المؤثرة على الجسم وتقاس بالنيوتن.
- r → هو طول ذراع القوة ويقاس بالأمتار.
- × ← هي علامة الصليب ، وهي عكس النقطة.
- θ → الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه ذراع القوة.
في الواقع ، يعتبر عزم الدوران موجبًا إذا كان يدور في اتجاه عقارب الساعة ، ويعتبر سالبًا إذا دار بعكس اتجاه عقارب الساعة ، وإذا مرت القوة المطبقة عبر نقطة تأثير عزم الدوران ، فسيكون عزم الدوران مساويًا للصفر.
أنظر أيضا: ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محسوسة على الجسم … أمثلة عملية للقوة الكلية
ما هي حالات عزم الدوران؟
هناك حالتان من عزم الدوران ، وهما كالتالي:[2]
- عزم الدوران الثابت: هو العزم الذي يحدث نتيجة تأثير القوة على الذراع لإنتاج دوران بسرعة زاويّة ثابتة ، دون أي تسارع زاوي ، ومثال على هذه الحالة من عزم الدوران يشبه فتح باب الغرفة. بينما هو مغلق.
- العزم المتغير: هو العزم الذي يحدث نتيجة تأثير القوة على الذراع لإنتاج دوران بسرعة زاوية متغيرة مما يؤدي إلى مقدار من التسارع الزاوي مع مرور الوقت. دوران متغير وغير ثابت.
في ختام هذا المقال علمنا أن الوحدة الدولية لقياس عزم الدوران هي نيوتن. المتر كما أوضحنا ما هو عزم القوة في الفيزياء ، وذكرنا بالتفصيل القوانين المستخدمة في حساب العزم ، وحددنا حالات العزم.