حاسبة القوة الطردية هي أداة متخصصة لحساب القوة الطردية بناءً على الكتلة والسرعة الزاوية ونصف قطر الدوران. تكون هذه الآلة الحاسبة مفيدة بشكل خاص في التعليم الفيزيائي وتطبيقات الهندسة والأبحاث العلمية المتعلقة بالحركة الدورانية.
القوة الطردية هي قوة ظاهرية تؤثر نحو الخارج على جسم يتحرك حول مركز، وتنتج عن قصور الجسم الذاتي. تُلاحظ في إطار مرجعي دوار وهي متساوية في المقدار ولكن معاكسة في الاتجاه للقوة المركزية.
تحسب القوة الطردية باستخدام الصيغة:
F = m × ω² × r
حيث:
تُظهر هذه الصيغة أن القوة الطردية تتناسب طرديًا مع الكتلة ونصف القطر، ولكنها تتناسب طرديًا مع مربع السرعة الزاوية.
ترتبط القوة الطردية ارتباطًا وثيقًا بالقوة المركزية، وهي القوة الحقيقية التي تحافظ على تحرك الجسم في مسار دائري. بينما تؤثر القوة المركزية نحو الداخل باتجاه مركز الدوران، يبدو أن القوة الطردية تؤثر نحو الخارج في الإطار المرجعي الدوار.
دعنا نحسب القوة الطردية لجسم كتلته 2 كغ يدور بسرعة 3 راد/ث بنصف قطر 1.5 م:
المعطى:
الحساب: F = m × ω² × r F = 2 × 3² × 1.5 F = 2 × 9 × 1.5 F = 27 ن
وبالتالي، القوة الطردية هي 27 نيوتن.
عندما تدور سيارة في منحنى، يشعر الركاب بأنهم يُدفعون نحو الخارج بسبب القوة الطردية. لراكب وزنه 70 كغ في سيارة تدور بسرعة زاوية 0.5 راد/ث بنصف قطر 20 م: F = 70 × 0.5² × 20 = 350 ن
أثناء دورة البثق، تختبر الملابس قوة طردية تدفعها ضد جدار الدوران. لحمولة وزنها 5 كغ تدور بسرعة 50 راد/ث بنصف قطر 0.2 م: F = 5 × 50² × 0.2 = 2500 ن
يختبر القمر الصناعي في المدار قوة طردية تتوازن مع الجذب الجاذبي. لقمر صناعي وزنه 500 كغ يدور حول الأرض بسرعة زاوية 0.001 راد/ث بنصف قطر 7,000,000 م: F = 500 × 0.001² × 7,000,000 = 3500 ن
بينما تستخدم آلة الحاسبة لدينا السرعة الزاوية مباشرة، من المفيد فهم العلاقة بين السرعة الزاوية (ω) والسرعة الخطية (v):
v = ω × r
حيث:
وهذا يعني أنه يمكن التعبير عن القوة الطردية أيضًا على النحو التالي:
F = (m × v²) / r
توفر آلة حاسبة القوة الطردية هذه وسيلة فعالة لأداء هذه الحسابات الفيزيائية المهمة، مما يساعد الطلاب والمهندسين والباحثين على فهم القوى المشاركة في الحركة الدورانية.