المقدمة:

هل أنتم مستعدون للانطلاق إلى عالم سحب النوابض والتعمق فيه؟ من الأرجوحات التي تقذفنا عاليا في السماء إلى أنظمة التعليق في السيارات التي تمتص الاهتزازات على الطريق، تلعب النوابض دورا حيويا في العديد من جوانب حياتنا اليومية. في هذه المقالة، سنكشف أسرار هذه الآليات الرائعة ونستكشف كيف تستغل التوتر لخلق الحركة. لذا استعدوا لرحلة عبر عالم قوى الشد في النوابض الساحر!

عناصر المقالة:

1.       قوة الشد:

2.       قوى الشد في النابض:

3.       الختام:

قوى الشد:

عند سحب جسم ما بواسطة حبل أو خيط فإنه يخضع للشد. والقوة التي تنتقل عبر حبل أو خيط أو أي أداة تشبه الحبل عند شد أحد طرفي الحبل أو كلاهما يطلق عليها قوة الشد. كما في الشكل 14 هناك صندوق مربوط بأحد طرفي الحبل، ويقوم أحدهم بشد الحبل من الطرف الآخر. نلاحظ أن القوة التي يؤثر بها الشخص على أحد طرفي الحبل تنتقل خلال الحبل لتصل إلى الصندوق وتؤثر عليه؛ ولذا سميت بقوةالشد. ونرمز لقوة الشد بالرمز) ق ش(. ما الذي يحدث عند شد الحبل؟ الحبال عبارة عن خيوط مجدولة مع بعضها، وعند التأثير عليها بقوة شد) سحب (على الطرف الأيمن من الحبل تنتقل هذه القوة عبر الحبل وتصل إلى الطرف الآخر، وما يحدث هو أن قوة الشد تنتقل بالتساوي في جميع أجزاء الحبل وذلك لأن كتلة الحبل صغيرة لذلك دائما ما تعد كتلة الحبال والخيوط مهملة. والسبب في ذلك هو أنه لو كان للحبل كتلة كبيرة وغير مهملة، فإنه عند التأثير بقوة عليه لشد جسم ما نحتاج لبذل قوة أكبر لشد الحبل والجسم معا وسوف نلاحظ أن قوة الشد تقل تدريجيا من مكان تأثير القوة على امتداد الحبل. كما في الشكل 15. ونجد أن قيمة قوة الشد القريبة من يد الطفل أكبر من قوة الشد في منتصف الحبل وتقل حتى تصل إلى الصندوق. بالحبال والخيوط قادرة على السحب فقط وهي لا تستطيع أن تدفع الأجسام بسبب انحنائها كما في الشكل.

قوى الشد في النابض:

يمتاز النابض بالمرونة فهو يستطيل وينضغط حسب مقدار واتجاه القوة المؤثرة عليه، وعند زوال القوة يعود لشكله الأصلي. كما في الشكل 17. إذا كان لدينا نابض متصل بحائط كما في الشكل 17 –أ ولم تؤثر عليه أي قوة لشده فإننا أنصاف هذا النابض أنه متزن. وعندما يتأثر النابض بقوة شد) سحب (نحو اليمين كيف يتغير شكل النابض؟ نلاحظ كما في الشكل 17- ب أن طول النابض يزداد عندما نقوم بشدة نحو اليمين وأن مقدار الزيادة في الطول) ل (يعتمد على مقدار قوة الشد المؤثرة على النابض فكلما زادت القوة يزداد مقدار طول النابض. وبالمثل فعند التأثير على النابض بقوة ضغط النابض نحو اليسار نجد أن طول النابض يتقلص كما في الشكل 17، ويزداد مقدار الانضغاط لحلقات النابض بزيادة القوة المؤثرة على النابض وجعله ينضغط. عند استطالة النابض أو انضغاطه نجد أن القوة تقوم بفعل يختزن في النابض على شكل طاقة مختزنة كامنة مارونية ، ويعتمد مقدار هذه الطاقة على مقدار الاستطالة أو الانضغاط الواقع على النابض فإذا زاد مقدار الاستطالة أو الانضغاط يزداد مقدار الطاقة المختزنة في النابض.

الختام:

1.  نجد أن قوى الشد في النوابض تلعب دورا حيويا في عديد من جوانب حياتنا اليومية وفي العديد من التطبيقات الصناعية.

2.  من الأرجوحات التي تضفي على حياتنا لحظات ممتعة إلى أنظمة التعليق في السيارات التي تجعل رحلاتنا أكثر راحة واستقرارا على الطرق الوعرة، تمتلك النوابض قدرة استثنائية على التمدد والارتداد بفعالية.

3.  تعتمد مرونة النوابض على قوى الشد والضغط المؤثرة عليها، وهذه القوى تخزن طاقة مختزنة تعيد استخدامها عند انتقال النابض إلى وضعه الأصلي.

4.  هذه الخصائص المميزة للنوابض تجعلها مفيدة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، سواء كان ذلك في الأجهزة اليومية أو في الصناعات الهندسية والتكنولوجية.

قم بتنفيذ التجربة بنفسك من خلال منصة ڤلابي لمعامل العلوم الافتراضية