حاسبة العزم الزاوي

تُعرف الدَفعة الزاوية في الفيزياء بأنها كمية تُقيس التغير في الزخم الزاوي لجسم ما. تُعرَّف بأنها حاصل ضرب العزم (وهو مقياس لمدى تأثير قوة مُؤثرة على جسم ما في تدوير ذلك الجسم) والفاصل الزمني الذي تُطبق فيه القوة. تُستخدم الدفعة الزاوية لتحليل المواقف التي ينطوي فيها الحركة الدورانية، مثل حالة الأقمار الصناعية، والعجلات الدوارة، أو أي نظام يخضع لقوى دورانية.

الخلفية التاريخية

يعود مفهوم الدفعة في الفيزياء إلى أعمال السير إسحق نيوتن، خاصة في قانونه الثاني للحركة. وبينما تُعد الدفعة الخطية تطبيقًا مباشرًا لقانون نيوتن الثاني، فإن الدفعة الزاوية تُطبق نفس المبدأ على الحركة الدورانية، مُوسعة القانون ليشمل الديناميكا الدورانية.

صيغة الحساب

تُعطى صيغة حساب الدفعة الزاوية بواسطة:

\[ J_a = T \times \Delta t \]

حيث:

• \(J_a\) هي الدفعة الزاوية (N-m-s)،
• \(T\) هو العزم المُطبق (N-m)،
• \(\Delta t\) هو التغير في الزمن الذي يُطبق فيه العزم (s).

مثال على الحساب

إذا تم تطبيق عزم مقداره 30 نيوتن متر على نظام لمدة 5 ثوانٍ، فإن الدفعة الزاوية المُعطاة للنظام هي:

\[ J_a = 30 \, \text{N-m} \times 5 \, \text{s} = 150 \, \text{N-m-s} \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

تُعد الدفعة الزاوية مهمة لفهم كيفية تغير الزخم الزاوي لنظام ما بمرور الوقت. تُستخدم على نطاق واسع في الهندسة الميكانيكية، وهندسة الفضاء، وعلوم الرياضة، وأي مكان تُطبق فيه مبادئ الديناميكا الدورانية. على سبيل المثال، يمكن أن تساعد في تصميم محركات أكثر كفاءة، وفهم ديناميكيات طيران المقذوفات، أو تحسين أداء الرياضيين في الرياضات التي تتضمن حركات دوارة أو دوران.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو الفرق بين الدفعة الزاوية والدفعة الخطية؟

   • تتعلق الدفعة الزاوية بالحركة الدورانية وهي حاصل ضرب العزم والزمن، بينما تتعلق الدفعة الخطية بالحركة الخطية وهي حاصل ضرب القوة والزمن.

2. كيف تؤثر الدفعة الزاوية على دوران الجسم؟

   • تُغيّر الدفعة الزاوية الزخم الزاوي للجسم، مما قد يؤدي إلى تغيير في سرعته واتجاه دورانه.

3. هل يمكن أن تكون الدفعة الزاوية سالبة؟

   • نعم، إذا عارض العزم المُطبق اتجاه الدوران الحالي، ستكون الدفعة الزاوية سالبة، مما يشير إلى انخفاض في الزخم الزاوي.

يُوفر فهم الدفعة الزاوية رؤى حول السلوك الدوراني للأجسام تحت قوى مختلفة، مما يجعلها مفهومًا أساسيًا في الفيزياء والهندسة.