اربط شريطًا مطاطيًّا حول كتاب لتبقيه مُغلقًا ثم اقذفه في الهواء أثناء لفه حول واحدٍ من المحاور الثلاثة الأساسية المبينة (شكل 1-35أ) بالنسبة إلى اختيارين من الثلاثة، يكون الدوران مستقرا لماذا يتمايل الكتاب على نحو ملحوظ عند دورانه حول المحور الثالث؟ يمكن ملاحظة حالات عدم استقرار مشابهة عند قذف مطرقة أو مضرب تنس أو مجموعة متنوعة من الأشياء الأخرى في الهواء.

الجواب: تتميز المحاور المارة عبر الكتاب بالقصور الذاتي الدوراني المرتبط بها. والقصور الذاتي الدوراني مرتبط بالطريقة التي تتوزّع بها الكتلة فيما يخص المحور الذي يدور حوله الكتاب. وبالنسبة لأحد المحاور الكتلة موزّعة بعيدًا عن المحور (بحيث يكون «القصور الذاتي الدوراني» في أكبر صوره)، بينما مع محور آخر تكون الكتلة قريبة من المحور بحيث يكون القصور الذاتي الدوراني» في أصغر صوره) (انظر شكل 1-35ب). عندما يدور الكتاب حول أي من هذين المحورين، يكون الدوران مستقرا.

 المحور المثير للمشكلة هو المحور الذي يكون عنده توزيع الكتلة والقصور الذاتي الدوراني مُتوسّطًا. لو أنك رميت الكتاب حول ذلك المحور على نحو مثالي، فإنه سيدور على نحو مستقر. لكن تتمثل المشكلة في أنه لا يُمكنك أن تُنفّذ مثل هذه الرمية المثالية. أنت ستُخطئ حتمًا، وحينئذ سينتج عن الخطأ اهتزاز يزداد سريعًا. وفق أحد التفسيرات، يُولد الخطأ في الترتيب الأولي قوة طردٍ مركزي فعّالة قوة مُتخيَّلة متجهة نحو الخارج باتجاه قطري) واقعة على الكتاب والتي تجعله يدور حول المحور ذي القصور الذاتي الدوراني الأكبر. والاهتزاز الذي تراه هو عبارة عن مزيج من الدَّوَران الذي بدأته أنت والدوران الإضافي الناتج عن قوة الطرد المركزي.

شكل 1-35 بند 1-96 (أ) ثلاثة محاور تمرُّ عبر الكتاب. (ب) القصور الذاتي الدائري  المرتبط بالمحاور.

ويظهر المحور المعقد المثير للمشكلة وذو التوزيع المتوسط للكتلة في جميع أنواع الأجسام. ورغم ذلك، إذا كان أي من المحورين يتمتَّع بقصور ذاتي دوراني متساو، يكون الدوران حول أي من المحاور غير مستقر، وربما يتحوّل الدوران إلى لفة بطيئة حول المحور بدلا من أن يكون اهتزازا واضحًا. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت مقاومة الهواء الواقعة على الجسم المتحرّك كبيرة، يكون الدوران - حول المحور ذي توزيع الكتلة والقصور الذاتي الدوراني الكبيرين - غير مستقر. ومن أجل توضيح هذه الخاصية، اقذف بطاقة مستطيلة في الهواء بينما تجعلها تدور حول ذلك المحور، تفيد الاحتمالات بأن الأمر سينتهي بالبطاقة وهي تدور حول المحور ذي القصور الذاتي الدوراني الأقل.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

مجلة تسليم تدعو الباحثين والأكاديميين للمشاركة في أعدادها القادمة

المجمع العلمي يواصل إقامة محاضراته الأسبوعية في مقام الإمام المهدي (عجل الله فرجه)

جامعة الكفيل تطلق الدورة التدريبية الصيفية لطلبة كلية الهندسة التقنية

استعدادًا لزيارة الأربعين العتبة العباسية المقدسة تعقد الورشة التنسيقية الرابعة الخاصة بمراكز إرشاد التائهين

المزيد

الآخبار الصحية

دراسة علمية تكشف مفاجأة حول الأسباب الحقيقية للسمنة

دراسة: الأطباء يتجاهلون "سببا شائعا" لارتفاع ضغط الدم

نظامك الغذائي غني بالبروتين؟.. احذر هذه الآثار الجانبية

لا تتجاهلها.. أعراض تنذرك بأنك مهدد بالإصابة بالسكري

المزيد

الآخبار التكنلوجية

ISOFIX: معيار الأمان الذهبي لمقاعد الأطفال في السيارات

هل المحرك الأكبر دائمًا الأفضل للسيارة؟

اختبارات ناجحة لمحرك "VK-800" الروسي وتطويره لطائرة بايكال الخفيفة

رئيس إنفيديا: الذكاء الاصطناعي الصيني "محفز للتقدم العالمي"

المزيد

مواضيع ذات صلة

لعبة النُّحلة ذات الساق(ميكانيكا لعبة النحلة ذات الساق: كيف يحافظ الاحتكاك على توازنها؟ )

أوضاع لعبة النحلة الدوارة (سر استمرار دوران لعبة النحلة: الفيزياء وراء حركة المبادرة والتمایل)

التيه وسط الجليد (الهروب من الجليد الزلقباستخدام قوانين الزخم)

لعبة الديابولو (ميكانيكا لعبة الديابولو: كيف يحافظ الدوران السريع على توازن اللعبة)

البيضة الدوارة (ديناميكا الدوران والقصور الذاتي في تجربة البيضة الدوارة)

تمزيق ورق التواليت (قوانين نيوتن في الحمّام: سر تمزق ورق التواليت الجديد)

القيادة عبر حاجز الصوت (الديناميكا الهوائية والتسارع المركزي في المركبات الخارقة لحاجز الصوت)

قذف الحجارة والقنابل (دوران الحجر فوق الماء: من القفزات الصغيرة إلى القنابل الخارقة للسدود)

قوارب الكاياك (فيزياء استعادة التوازن في قارب الكاياك: عزم الدوران وقوة الطفو)

سقوط القطط وحركات روّاد الفضاء وقفزات الغوص(فيزياء الزخم الزاوي والحركة بدون عزم)

السير على الحبال (تأثير مركز الكتلة والعزم في توازن السائر على الحبل)

لعبة الجولف المصغرة (ميكانيكا ارتداد الكرة في لعبة الجولف المصغرة: كيف تحدد زاوية الانعكاس مسار الكرة نحو الحفرة )