الزخم الزاوي

الزخم الزاوي

في الفيزياء ، يتم دراسة الزخم باسم الزخم الزاوي. يتم تطبيق هذا المقدار من الحركة الزاوية في حركة دورانية ، مما يجعل الزخم لحركة انتقالية. الزخم الزاوي هو كمية متجهية تتميز أساسًا بتدوير الجسيم بطريقة دقيقة أو كائن ممتد حول محور يمر عبر نقطة.

في هذا المقال سنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول الزخم الزاوي لفائدته في الفيزياء.

ما هو الزخم الزاوي

الزخم الزاوي أعلى الغزل

عندما نحاول حسابه لكائن ما يقع في حركة حول محور ، من الضروري دائمًا تحديد محور الدوران بشكل ملائم. سنبدأ القياس بنقطة مادية كتلتها m ، والزخم الزاوي مكتوب بالاختصار L. الزخم الخطي هو p وموضع الجسيم بالنسبة للمحور الذي يمر عبر نقطة معينة O هو r.

هذه هي الطريقة التي قمنا بحسابها بالطريقة التالية: L = rxp

يكون المفاعل الناتج عن منتج متجه عموديًا على المستوى الذي يتكون من المتجهات المشاركة. هذا يعني أن الاتجاه هو المعنى الذي يمكن إيجاده بقاعدة اليد اليمنى لحاصل الضرب الاتجاهي. يقاس الزخم الزاوي بوحدات كجم لكل متر مربع / ثانية. يتم قياس ذلك وفقًا للنظام الدولي للوحدات وليس له أي أسماء خاصة.

هذا التعريف للزخم الزاوي أكثر منطقية بالنسبة للأجسام التي تتكون من العديد من الجسيمات.

مقدار الحركة الزاوية

يدور متزلج

نستخدم الزخم الزاوي لجسيم نقطي لوصف حالة دوران نقطة أو جسم يمكن التعامل معه على هذا النحو. تذكر أن هذا يحدث عندما تكون أبعاد الجسم ضئيلة مقارنة بمسار حركته. فيما يتعلق بمتجهات الزخم الزاوي فيما يتعلق بنقطة معينة والزخم الخطي لجسيم نقطي يتحرك كالمحيط هو الزخم الزاوي.

في حالة جسيم يتحرك في محيط ، تكون الزاوية 90 درجة. هذا لأن سرعة الزخم الزاوي دائمًا ما تكون مماسًا للمحيط ، وبالتالي تكون متعامدة مع نصف القطر.

عندما نتحدث عن الزخم الزاوي نتحدث أيضًا عن لحظة القصور الذاتي. هذا ليس أكثر مما يوصف عندما الجسم الصلب لديه خمول في جسمه ضد الدوران حول محور معين. لا تعتمد لحظة القصور الذاتي هذه على كتلة الجسم فحسب ، بل تعتمد أيضًا على المسافة من الجسم نفسه إلى محور الدوران. يمكن فهم ذلك بسهولة أكبر إذا اعتقدنا أنه ، بالنسبة لبعض الكائنات ، يكون من الأسهل تدويرها فيما يتعلق بأخرى على نفس المحور. هذا يعتمد على تكوين وبنية الكائن نفسه.

بالنسبة لأنظمة الجسيمات ، يتم الإشارة إلى لحظة القصور الذاتي بالحرف I ويتم حسابها بالصيغة التالية:

أنا = ∑ صi2 Δ مi

لدينا هنا أن m هو جزء صغير من الكتلة و r هي المسافة التي يمتلكها الجسم بالنسبة لمحور الدوران. سيتمدد الجسم بالكامل ويتكون من العديد من الجسيمات ، وبالتالي فإن إجمالي عزم القصور الذاتي هو مجموع جميع المنتجات بين الكتلة والمسافة. يعتمد ذلك على الشكل الهندسي الذي لديهم ، ويتغير الجمع وينتقل من تكامل إلى تفاضل. يرتبط مفهوم عزم القصور الذاتي ارتباطًا وثيقًا بالزخم الزاوي لجسم ما أو ممتد بالكامل.

العزم الزاوي لنظام الجسيمات

القطط تسقط على اقدامهم

سننظر في نظام من الجسيمات يتكون من كتل مختلفة والذي يدور بعد محيط واحد في نفس الوقت في المستوى xy ، لكل منها سرعة خطية مرتبطة بالسرعة الزاوية. بهذه الطريقة ، يمكن حساب إجمالي النظام وإعطائه بالمجموع التالي:

L = ω ∑ صi2 Δ مi

جسم ممتد يمكن تقسيمها إلى شرائح كل منها بزخم زاوي مختلف. إذا كان محور تناظر الكائن المعني يتطابق مع المحور z فلا مشكلة. وهذا بسبب وجود نقاط غير موجودة في المستوى xy ، وبالتالي تلغي المكونات التي تشكلها والمتعامدة مع هذا المحور.

دعونا نرى الآن عندما يختلف الأمر. في العادة ، عندما تعمل قوة محسوسة ضد جسم أو جسيم ، يمكن أن يتغير زخم هذا بعينه. نتيجة لذلك ، سيكون الزخم الزاوي كذلك.

من ناحية أخرى ، يحدث الحفظ عندما يتغير مقياس عزم الدوران الحالي. إذا كان هذا العزم صفرًا ، فسيتم الحفاظ على الزخم الزاوي باستمرار. هذه النتيجة لا تزال صالحة حتى في حالة أن الجسم ليس صلبًا تمامًا.

أمثلة على الزخم الزاوي

كل هذا كان نظريًا كثيرًا ولا يمكن فهمه جيدًا بدون أمثلة عملية. دعونا نرى أمثلة عملية للزخم الزاوي. في البداية لدينا التزلج على الجليد والرياضات الأخرى التي توجد فيها المنعطفات. عندما تبدأ المتزلجة في الدوران ، تمد ذراعيها ثم تقلصنا على جسدنا لنضع ساقيها. يتم ذلك لزيادة سرعة الدوران. عندما يتأرجح الجسم باستمرار ، فإنه يتقلص. بفضل هذا الانكماش ، يمكنه زيادة سرعة دورانه. هذا يرجع إلى حقيقة أن القدرة على عقد الذراعين والساقين تقلل أيضًا من لحظة القصور الذاتي. نظرًا للحفاظ على الزخم الزاوي ، تزداد السرعة الزاوية.

مثال آخر هو سبب هبوط القطط على أقدامها. على الرغم من أنه لا يحتوي على مقدار أولي من الحركة ، إلا أنه يتأكد من نطق كل من الساقين والذيل بسرعة من أجل تغيير القصور الذاتي للدوران والقدرة على السقوط من القدم. أثناء قيامهم بالمناورة في هذا الاتجاه ، يكون زخمهم الزاوي صفراً لأن دورانهم غير مستمر.

آمل أنه مع هذه المعلومات يمكنك معرفة المزيد عنها.


محتوى المقال يلتزم بمبادئنا أخلاقيات التحرير. للإبلاغ عن خطأ انقر فوق هنا.

كن أول من يعلق

اترك تعليقك

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *

*

*

  1. المسؤول عن البيانات: ميغيل أنخيل جاتون
  2. الغرض من البيانات: التحكم في الرسائل الاقتحامية ، وإدارة التعليقات.
  3. الشرعية: موافقتك
  4. توصيل البيانات: لن يتم إرسال البيانات إلى أطراف ثالثة إلا بموجب التزام قانوني.
  5. تخزين البيانات: قاعدة البيانات التي تستضيفها شركة Occentus Networks (الاتحاد الأوروبي)
  6. الحقوق: يمكنك في أي وقت تقييد معلوماتك واستعادتها وحذفها.