حاسبة مقدار قوة الحركة الدائرية
تحسب الأداة مقدار القوة المرتبطة بحركة دائرية منتظمة من الكتلة والسرعة الزاوية ونصف القطر. يوصف المقدار نفسه كقوة محصلة مركزية إلى الداخل في إطار قصوري، وكقوة طردية ظاهرية إلى الخارج في إطار دوار. تسمية الإطار تمنع تفسيراً خاطئاً لرقم صحيح.
الطريقة والصيغة
لكتلة m بالكيلوغرام وسرعة زاوية ω بالراديان في الثانية ونصف قطر r بالمتر:
F = m × ω² × r
الناتج بالنيوتن لأن kg × (rad/s)² × m تساوي kg·m/s²، والراديان بلا بعد في SI. تعيد الصيغة مقداراً وتقبل الواجهة قيماً غير سالبة. يحدد النموذج والإطار الاتجاه.
الصيغة المكافئة F = m × v² ÷ r عندما v = ωr ونصف القطر موجب. تستخدم الصفحة السرعة الزاوية مباشرة ولا تحسب الإجهاد أو العزم أو أحمال المحامل أو عوامل الأمان.
مثال محلول
لكتلة 2 kg وسرعة 3 rad/s ونصف قطر 1.5 m:
F = 2 × 3² × 1.5 = 27 N
في إطار مختبر قصوري تلزم محصلة 27 N نحو المركز. وفي إطار يدور مع الكتلة يمكن إدخال حد طردي ظاهري 27 N إلى الخارج لتطبيق معادلات نيوتن غير القصورية.
معنى النتيجة
مربع السرعة مهم: مضاعفتها مع ثبات الكتلة ونصف القطر تضاعف القوة أربع مرات، بينما مضاعفة الكتلة أو نصف القطر تضاعفها فقط.
«القوة المركزية» ليست نوعاً مستقلاً بالضرورة؛ فقد يوفرها الشد أو الجاذبية أو الاحتكاك أو القوة العمودية أو مزيج. لا تحدد الحاسبة التفاعل الذي يوفرها.
الأطر المرجعية والحدود الهندسية
- المركزية محصلة للداخل في إطار قصوري؛ والطردية قوة ظاهرية في إطار دوار وليست تفاعلاً خارجياً إضافياً في ميزان الإطار القصوري.
- تفترض المعادلة نصف قطر وسرعة لحظيين معلومين. قد تضيف الحركة غير المنتظمة تسارعاً وقوة مماسية.
- تتطلب المعدات الفعلية تقييم الشكل وعدم الاتزان والاهتزاز والمقاومة والتعب والمثبتات والمحامل والانتقالات وعوامل الأمان من مهندس مؤهل.
- يجب اتساق الوحدات؛ حوّل rpm إلى rad/s أولاً.
المصادر
السجل التحريري
- المؤلف: فريق تحرير SoupCalc
- مراجعة الطريقة: مراجعة SoupCalc الهندسية
- آخر مراجعة: 11 أغسطس 2026
- النطاق: المعادلة والوحدات والأطر والمثال والتحقق والحدود الهندسية