Ροπή ορμής: χαρακτηριστικά της άκαμπτης μηχανικής του αμαξώματος

Ροπή ορμής: χαρακτηριστικά της άκαμπτης μηχανικής του αμαξώματος
Ροπή ορμής: χαρακτηριστικά της άκαμπτης μηχανικής του αμαξώματος
Anonim

Το Η ορμή αναφέρεται στους θεμελιώδεις, θεμελιώδεις νόμους της φύσης. Σχετίζεται άμεσα με τις ιδιότητες συμμετρίας του χώρου του φυσικού κόσμου στον οποίο ζούμε όλοι. Χάρη στο νόμο της διατήρησής της, η γωνιακή ορμή καθορίζει τους φυσικούς νόμους που είναι γνωστοί σε εμάς για την κίνηση των υλικών σωμάτων στο χώρο. Αυτή η τιμή χαρακτηρίζει το μέγεθος της μεταφορικής ή περιστροφικής κίνησης.

στροφορμή
στροφορμή

Η ροπή ορμής, που ονομάζεται επίσης "κινητική", "γωνιακή" και "τροχιακή", είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό που εξαρτάται από τη μάζα ενός υλικού σώματος, τα χαρακτηριστικά της κατανομής του σε σχέση με έναν νοητό άξονα κυκλοφορίας και την ταχύτητα της κίνησης. Εδώ θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι στη μηχανική η περιστροφή έχει ευρύτερη ερμηνεία. Ακόμη και μια ευθύγραμμη κίνηση μετά από κάποιο σημείο που βρίσκεται αυθαίρετα στο διάστημα μπορεί να θεωρηθεί περιστροφική, λαμβάνοντας την ως φανταστικό άξονα.

Η γωνιακή ορμή και οι νόμοι της διατήρησής της διατυπώθηκαν από τον Ρενέ Ντεκάρτ σε σχέση με ένα προοδευτικά κινούμενο σύστημα υλικών σημείων. Είναι αλήθεια ότι δεν ανέφερε τη διατήρηση της περιστροφικής κίνησης. Μόλις έναν αιώνα αργότερα, ο ΛέοναρντΟ Euler, και στη συνέχεια ένας άλλος Ελβετός επιστήμονας, φυσικός και μαθηματικός Daniil Bernoulli, ενώ μελετούσαν την περιστροφή ενός συστήματος υλικού γύρω από έναν σταθερό κεντρικό άξονα, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι αυτός ο νόμος ισχύει και για αυτόν τον τύπο κίνησης στο διάστημα.

Γωνιακή ροπή υλικού σημείου
Γωνιακή ροπή υλικού σημείου

Περαιτέρω μελέτες επιβεβαίωσαν πλήρως ότι απουσία εξωτερικής επιρροής, το άθροισμα του γινόμενου της μάζας όλων των σημείων με τη συνολική ταχύτητα του συστήματος και την απόσταση από το κέντρο περιστροφής παραμένει αμετάβλητο. Λίγο αργότερα, ο Γάλλος επιστήμονας Patrick Darcy εξέφρασε αυτούς τους όρους ως προς τις περιοχές που σαρώθηκαν από τα διανύσματα ακτίνας των στοιχειωδών σωματιδίων κατά την ίδια χρονική περίοδο. Αυτό κατέστησε δυνατή τη σύνδεση της γωνιακής ορμής ενός υλικού σημείου με μερικά γνωστά αξιώματα της ουράνιας μηχανικής και, ειδικότερα, με τη σημαντικότερη θέση για την κίνηση των πλανητών από τον Johannes Kepler.

Ορμή ενός άκαμπτου σώματος
Ορμή ενός άκαμπτου σώματος

Η γωνιακή ορμή ενός άκαμπτου σώματος είναι η τρίτη δυναμική μεταβλητή στην οποία εφαρμόζονται οι διατάξεις του θεμελιώδους νόμου διατήρησης. Δηλώνει ότι, ανεξάρτητα από τη φύση και το είδος της κίνησης, ελλείψει εξωτερικής επιρροής, μια δεδομένη ποσότητα σε ένα σύστημα απομονωμένου υλικού θα παραμένει πάντα αμετάβλητη. Αυτός ο φυσικός δείκτης μπορεί να υποστεί αλλαγές μόνο εάν υπάρχει μια μη μηδενική ροπή των ενεργών δυνάμεων.

Από αυτόν τον νόμο προκύπτει επίσης ότι εάν M=0, οποιαδήποτε αλλαγή στην απόσταση μεταξύ του σώματος (σύστημα υλικών σημείων) και του κεντρικού άξονα περιστροφής σίγουρα θα προκαλέσει αύξηση ή μείωσητην ταχύτητα της περιστροφής του γύρω από το κέντρο. Για παράδειγμα, μια γυμνάστρια που εκτελεί τούμπες για να κάνει πολλές στροφές στον αέρα, αρχικά κυλά το σώμα της σε μπάλα. Και οι μπαλαρίνες ή οι καλλιτεχνικοί πατινάζ, ενώ είναι πιρουέτες, απλώνουν τα χέρια τους στα πλάγια αν θέλουν να επιβραδύνουν την κίνηση και, αντίθετα, τα πιέζουν στο σώμα όταν προσπαθούν να στρίψουν με μεγαλύτερη ταχύτητα. Έτσι, οι θεμελιώδεις νόμοι της φύσης χρησιμοποιούνται στον αθλητισμό και την τέχνη.

Συνιστάται: