نص كتاب فيزياء 2: يكون الجسم في اتزان ميكانيكي تام إذا تحقق الشرطان معاً: محصلة القوى صفر ومحصلة العزوم صفر.
زاوية المنحدر (θ)15°
نوع المركبة
قاعدة الاستقرار
يكون الجسم مستقراً طالما أن الخط الرأسي المار بمركز كتلته يقع داخل قاعدة ارتكازه. وتزيد مقاومته للانقلاب باتساع القاعدة وانخفاض مركز الكتلة.
نماذج الأجسام في كتاب فيزياء 2
خصائص موقع مركز الكتلة
• الأجسام المنتظمة: يقع مركز الكتلة في المركز الهندسي للجسم.
• الأجسام غير المنتظمة: ينزاح مركز الكتلة نحو الطرف الأثقل والأكثف.
• الأجسام المجوفة كحدوة الحصان: يقع مركز الكتلة في الفراغ خارج مادة الجسم!
إثبات الاتزان
إذا وُضع محور ارتكاز أسفل مركز الكتلة (CM) تماماً لأي من هذه الأجسام، فإنه يتزن ولا يدور لأن عزم الجاذبية حول مركز كتلته يساوي صفراً (Στ = 0).
اختيار النموذج
وضعية الجسم للشخص البالغ
المقارنة المنهجية (كتاب فيزياء 2)
في الإنسان البالغ: يقع مركز الكتلة أسفل السرة ببضعة سم (في الحوض). ويرتفع بمقدار 6-8 سم عند رفع اليدين. في الطفل الصغير: بسبب كبر حجم رأسه بالنسبة لجسمه، يكون مركز كتلته أعلى بكثير (فوق السرة)؛ لذلك يكون الأطفال أقل استقراراً ويسهل سقوطهم وترنحهم أثناء تعلم المشي!
خطوات طريقة خط الشاقول (منهج فيزياء 2)
اختبار الاتزان الميكانيكي
عند إسناد الجسم عند مركز كتلته، يتزن أفقياً بدون أي دوران (Στ = 0).
لماذا تتقاطع الخطوط عند مركز الكتلة؟
الأساس العلمي: عند تعليق الجسم حراً من أي نقطة، يدور حتى يصبح مركز كتلته رأسياً أسفل نقطة التعليق تماماً حتى ينعدم عزم قوة الجاذبية (Στ = 0).
لذلك فإن الخط الرأسي من A والخط الرأسي من B يتقاطعان حتماً في نقطة مركز الكتلة (CM)!
تجربة إطلاق مقذوف في إطار مرجعي دوار (قوة كوريوليس)
تفسير فيزياء 2: القوة الطاردة وكوريوليس قوى غير حقيقية (ظاهرية) تنشأ فقط لأن الإطار المرجعي يدور ومتسارع. الكرة تتحرك في خط مستقيم في الإطار القصوري، ولكن الراصد على القرص يراها تنحرف!