عزم القوة – مبدأ العزوم والمزدوجة

ماذا تعرض

يقيس العزم الأثر الدوراني للقوة حول محور: M = F·d، حيث ذراع القوة d هو البعد العمودي من المحور إلى خط عمل القوة. هنا قضيب مثبت من منتصفه على محور، وعلى كل جانب منه ستة ثقوب متساوية الأبعاد. تُحدث الأثقال المعلقة على اليسار عزمًا عكس اتجاه عقارب الساعة، والمعلقة على اليمين عزمًا مع اتجاه عقارب الساعة؛ ولا يبقى القضيب أفقيًا إلا إذا تساوى العزمان (مبدأ العزوم). وفي وضع «المزدوجة» تكون محصلة قوتين متساويتين ومتعاكستين ومتوازيتين صفرًا، فيدور القضيب حول المحور دون أن يُدفع جانبيًا، مع M = F·d.

طريقة الاستخدام

ابدأ بوضع «اتزان القضيب (أثقال معلقة)». يبدأ القضيب مائلًا إلى اليسار، وعليه ثلاثة أثقال عند الثقب 2 على اليسار وثقل واحد عند الثقب 3 على اليمين؛ اطلب من الطلاب توقع مكان إضافة الأثقال لجعله أفقيًا، ثم اختبروا ذلك بسحب الأثقال من الصندوق. اضغط «تسجيل النتيجة» بعد كل ترتيب وقارن M₁ وM₂ في الجدول. غيّر «وزن كل ثقل» أو «المسافة بين الثقوب»، ثم انتقل إلى «المزدوجة» واضغط ثقوبًا مختلفة لتغيير d.

المعاملات القابلة للتغيير

• الوضع اتزان القضيب (أثقال معلقة), المزدوجة
• وزن كل ثقل 0.1–2 N
• المسافة بين الثقوب 2–10 cm
• مقدار كل قوة في المزدوجة 0.2–3 N
• إظهار أذرع القوى

أسئلة للاستكشاف

1. إذا عُلّق ثقلان عند الثقب 3 على اليسار، فما الترتيبات المختلفة للأثقال على اليمين التي تجعل القضيب أفقيًا؟
2. لماذا يميل القضيب أكثر عندما يُعلَّق الثقل نفسه في ثقب أبعد عن المحور؟
3. في وضع «المزدوجة»، كيف يتغير العزم عند مضاعفة المسافة d بين القوتين؟