ماذا تعرف عن قوة الطرد المركزي وقوة الجذب المركزي؟ في هذا المقال تفسير للظاهرتين حيث بيّن آندرو غانس باحث فيزياء بجامعة واشنطن أنهما متساويتان في القوة ومتعاكستان في الاتجاه لارتباط كل منهما "بإطار مرجعي مختلف". يشعر الناس بقوة الطرد والجذب المركزي عند ركوب الأرجوحة الدوارة قوة الطرد المركزية شائعة في حياتنا اليومية، ولكن هل هي حقاً ما نظنها؟ نشعر بها عندما نلتف بالسيارة عند زاوية، أو عندما تأخذ الطائرة منعطفاً، نراها في دوران غسالة الملابس، أو عند ركوب الاطفال دوارة الخيل. قد تستخدم يوماً ما في توفير جاذبية اصطناعية في مركبات ومحطات الفضاء. ولكن غالبا ما يتم الخلط بين قوة الطرد المركزي ونظيرتها، قوة الجذب المركزي، لأن بينهما رابط وثيق، أو يمكن القول إنهما وجهان لعملة واحدة. قوة الجذب المركزي تعرف بأنها " القوة اللازمة لإبقاء جسم يتحرك في مسار منحني متجهاً إلى الداخل، نحو مركز الدوران"، بينما تعرف قوة الطرد المركزي بأنها " القوة الظاهرية اللي يشعر بها الجسم المتحرك في مسار منحني والتي تتجه للخارج ابتعادا عن مركز الدوران" وفقا لقاموس ميريام وبستر. لاحظ أن قوة الجذب المركزي هي قوة حقيقية، بينما قوة الطرد المركزي تعرف بأنها قوة ظاهرية بمعنى آخر، عند تدوير كتلة مربوطة بخيط، يسلط الخيط على الكتلة قوة جذب نحو المركز، بينما الظاهر هو أن الكتلة تسلط قوة طرد على الخيط.
ذات صلة قوة الطرد المركزية للأرض قوة الطرد المركزي قوة الطرد المركزي للأرض قوة الطرد المركزي Centrifugal force ، وهي قوة وهمية غير حقيقية يٌشار بها إلى تلك القوة التي تنشأ كرد فعل مقابل لقوة جذب مركزي، لذلك يرى البعض بأنّها غير موجودة من الأساس، ومن الأمثلة التي ترتبط بها بعض المفاهيم كتلة الشمس، والميكانيكا الكلاسيكية. كما يمكننا تعريفها على أنّها تلك القوة التي تنشأ بإرادة خارجة عن الأجسام وحركتها وتفرض عليها نوعاً جديداً من القوة الوهمية ويأتي ذلك نظراً لاعتبار إطار التناوب بمثابة الإطار المرجعي غير المقصور ذاتياً. طريقة حساب قوة الطرد المركزي عند حساب قوة الطرد المركزية للأرض من خلال إيجاد قسمة كتلة الجسم مضروباً بالسرعة على المسافة أو نصف قطر الدوران تنتج لدينا القوة المركزية، وفي حال كانت صفراً فإنّ على الجسم أن يمشي بخط مستقيم وسرعة ثابتة وفقاً لقانون نيوتن، إذ إنّ الأجسام تُنتزع قوتها منها وتُمنح بالقوة الجاذبة المركزية التي تلزمها على المضي في مسار دائري. كيفية حدوث قوة الطرد المركزي في حال مضي كائن ما بالتحرّك بطريقة غير خطية فتنشأ عن جموده قوات للكائن لتمكنه من مواصلة التحرك في مسار اتجاه المماس نحو الأمام، لذلك لا بد من إيجاد قيمة طول اتجاه المنعطف التالي في الماضي.
تحافظ قوة جذب مركزي تطبق على الكرة بواسطة الحبل على الحركة الدائرية في هذا النظام، ويؤثر رد الفعل عليها، والذي يشير إليه البعض باسم القوة النابذة رد الفعلية ، على كل من الحبل والمسند. يشترط قانون نيوتن الأول أن يكون أي جسم لا يتحرك وفق خط مستقيم خاضعًا لقوة، ويظهر مخطط الجسم الحر القوة التي يؤثر بها الحبل على الكرة للمحافظة على الحركة الدائرية للكرة؟ ينص قانون نيوتن الثالث المتعلق بالفعل ورد الفعل على أنه إذا كان الحبل يطبق قوة جاذبة مركزية نحو الداخل على الكرة، فإن الكرة ستؤثر على الحبل بقوة مساوية ولكنها قوة رد فعل باتجاه الخارج على الحبل، وهو ما يظهر في مخطط الجسم الحر الخاص بالحبل بوصفه قوة طرد مركزي رد الفعلية. ينقل الحبل قوة الطرد المركزي رد الفعلية من الكرة إلى المسند المثبت، ما يؤثر على المسند بقوة سحب. من جديد، يمكن القول وفق قانون نيوتن الثالث في الحركة إن المسند يؤثر على الحبل بقوة رد فعل، تسمى رد فعل المسند ، تسحب الحبل. القوتان المؤثرتان على الحبل متساويتان ومتعاكستان، بحيث لا تطبقان قوة صافية على الحبل (بفرض أن الحبل مهمل الكتلة)، ولكنهما يخضعان الحبل لإجهاد شد. سبب كون المسند «غير قابل للتحريك» ظاهريًّا هو أنه مثبت بالأرض.
تعرض الآلة آلية دوران وتستخدم قوة الطرد المركزي لدفع جزيئات الملابس والماء والأوساخ بعيدًا نحو الجانب الخارجي للأسطوانة. بعد ذلك ، تجمع الحقيبة الموجودة على الجانب الداخلي من الحاوية الأوساخ ، ويتم تنظيف الملابس جيدًا. المتنزهات الجرافيترون تُستخدم قوى الطرد المركزي في بعض مناطق الجذب الترفيهية ، ومن الأمثلة التي يتم مشاهدتها بشكل شائع هو Gravitron. يسمح Gravitron للفرسان بالرفع فوق سطح الأرض ، متجاهلين تأثير الجاذبية من خلال تدويرهم ودفعهم عكس الحائط. هذه القوة الخارجية التي يتعرض لها الدراجون هي قوة الطرد المركزي التي تميل إلى إبعادهم عن محور الدوران المركزي. ركوب عادلة يتأرجح مثال آخر شائع لقوة الطرد المركزي في مدينة الملاهي هو ركوب الخيل المتأرجح. عمود أسطواني ذو ارتفاع كبير له رأس غزل عملاق مركب عليه في تسلية معرض متأرجح. يتم إرفاق تقلبات متعددة بقاعدة رأس الغزل. عند دوران الجزء السفلي من الركوب ، تبدأ التأرجحات في التحرك بعيدًا عن المركز. يمنح هذا التقلبات المرتبطة حركة أنيقة ومبهجة ، مما يجعل الرحلة مثيرة. يمكن رؤية أمثلة أخرى لقوة الطرد المركزي في تطبيقها في مجموعة متنوعة من المعدات الصناعية.
يقول أندرو غانس باحث فيزياء بجامعة واشنطن "الفرق بين قوة الجذب المركزي وقوة الطرد المركزي له علاقة باختلاف "الأطر المرجعية"، أي اختلاف وجهات النظر التي تقيس بها أي شيء"، "إنّ قوتا الجذب والطرد المركزي هما في الواقع نفس القوة بالضبط، في اتجاهين متعاكسين لأن كل منهما مرتبطة بإطار مرجعي مختلف". إذا كنت تراقب جسم دوار عن بعد، سترى قوة جذب مركزي نحو الداخل مسلطة لتقييد الجسم في مسار دائري. ولكن إن كنت داخل النظام الدوار سوف تشعر بقوة طرد مركزي ظاهرية تدفعك بعيدا عن مركز الدوران على الرغم من أن القوة الفعلية المسلطة عليك هي قوة الجذب المركزي التي تجذبك نحو الداخل وتمنعك من الخروج عن النظام. تطبّق القُوى قوانين نيوتن للحركة: تلك القوة الظاهرية المتجهة للخارج تم وصفها بقوانين نيوتن للحركة، قانون نيوتن الأول ينص على أن "الجسم الساكن يبقى ساكنا، والجسم المتحرك سيبقى يتحرك ما لم تؤثر عليهما قوة خارجية". إذا تحرك جسم ضخم في الفضاء في خط مستقيم، قصوره الذاتي سيتسبب في استمرار حركته ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تتسبب في زيادة أو تقليل سرعته أو تغيير اتجاهه. لجعل الجسم يتحرك في مسار دائري دون تغيير سرعته، يجب أن تُسلط عليه قوة جذب مركزي مستمرة من الزاوية الصحيحة للمسار.
في أغلب الحالات الكتلة تظل ثابتة، لكن في حالة الصاروخ تتغير الكتلة بشكل كبير، بينما القوة، أو قوة دفع محرك الصاروخ تظل ثابتة تقريبا. هذا ما يجعل العجلة تتزايد لعدة مرات أكثر من الجاذبية الأرضية طوال مرحلة التعزيز. تستخدم وكالة ناسا أجهزة طرد مركزي كبيرة لتجهيز روّاد الفضاء لأقصى تسارع سيتعرضون له أثناء رحلتهم. في هذا التطبيق، تستشعر قوة الجذب المركزي عن طريق المقاعد التي تدفع الروّاد للداخل. مثال آخر على تطبيقات قوة الجذب المركزي، هو جهاز الطرد المعملي، والذي يستخدم في تسريع ترسيب الجزيئات المعلقة في السوائل. أحد استخدامات هذا الجهاز هو عند تجهيز عينات الدم للاختبار. وفقا لموقع جامعة رايس للعلوم البيولوجية التجريبية، "البنية المميزة للدم تجعل من السهل فصل كرات الدم الحمراء عن البلازما وباقي المكونات عن طريق مراحل متعددة من الطرد المركزي". تحت تأثير قوة الجاذبية، الحركة الناتجة عن الحرارة تتسبب في حركة مستمرة للجزيئات، مما يمنع كرات الدم من الترسب في قاع أنبوبة عينة الدم. ولكن جهاز طرد مركزي يمكنه الوصول إلى تسارع يصل لـ 600 الى 2000 مرة أكثر من الجاذبية العادية. هذا يجبر كرات الدم الحمراء الثقيلة على الترسب في قاع الأنبوبة، وتجزئ باقي مكونات الدم المختلفة في طبقات مرتبة وفقًا لكثافتها.
فلترة جهاز الطرد المركزي TD4G/TD5G وصف: إن TD4G/TD5G هي أجهزة طرد مركزي جيدة تم تصميمها حديثًا وفقًا لمتطلبات العميل، وهي مستخدمة على نطاق واسع في الهندسة الحيوية، والبتروكيماويات، والصيدلانية، والصناعات الخفيفة، والزراعة، والغابات، وما إلى ذلك الميزات 1. التحكم في المعالج الدقيق، موتور تيار مستمر بدون فرشاة يوفر ضوضاء منخفضة ولا انبعاثات كربونية 2. دوّار وحجرة من الفولاذ المقاوم للصدأ. غطاء الباب مغلق بمطاط من السيليكون، مما يسبب التآكل المقاومة والتطهير بطرق متعددة. 3) تصميم هيكل خاص لفصل متواصل أو تصفية الطرد المركزي تلقائيًا بالكامل في حالة مكون من مكونات أخرى لتحسين كفاءة التصفية. 4. توفير أكياس تصفية قياسية لتوفير التشغيل المريح المعلمات الفنية الطراز TD4G رقم الأمر 0205206000 السرعة القصوى 4000 لفة في الدقيقة أقصى عمق. إطار 3800×غ pacity 10 لترات/دقيقة دقة السرعة ±30 دورة في الدقيقة حان وقت العمل من 1 إلى 99 دقيقة تقريبًا الضوضاء ≤65 ديسيبل (A) مصدر الطاقة تيار متردد 220 فولت± 22 فولت، 50/60 هرتز، 3 أمبير استهلاك الطاقة 280 وات الأبعاد (العرض×العمق×الارتفاع) 380X400X330(مم) حجم التغليف (العرض×العمق×الارتفاع) 395×650×340(مم) الوزن الصافي 36 كجم الدوار اختياري رقم الطلب الوصف 0301890500 دوار الفلترة 0301890520 تصفية الحقائب 0301890525 شاشة التصفية (الشبكة 200) 0301890530 شاشة التصفية (الشبكة 400) CENCE هي أول شركة مصنعة للطرد المركزي في الصين.