Drehimpuls

In der Physik wird der Impuls als der untersucht Drehimpuls. Dieser Betrag der Winkelbewegung wird in Rotationsbewegung angewendet, wodurch der Impuls für die Translationsbewegung bestimmt wird. Der Drehimpuls ist eine Vektorgröße, die hauptsächlich durch die pünktliche Drehung eines Partikels oder eines Objekts gekennzeichnet ist, das sich um eine Achse erstreckt, die durch einen Punkt verläuft.

In diesem Artikel erklären wir Ihnen alles, was Sie über den Drehimpuls seiner Nützlichkeit in der Physik wissen müssen.

Was ist Drehimpuls?

Wenn wir versuchen, es von einem Objekt zu berechnen, das sich in der Bewegung um eine Achse befindet, ist es immer notwendig, die Drehachse bequem anzugeben. Wir beginnen mit der Messung mit einem Materialpunkt der Masse m, der Drehimpuls wird durch die Abkürzung L geschrieben. Der lineare Impuls ist p und die Position des Teilchens in Bezug auf die Achse, die durch einen bestimmten Punkt O verläuft, ist r.

So haben wir es wie folgt berechnet: L = rxp

Der Reaktor, der aus einem Vektorprodukt resultiert, ist senkrecht zu der Ebene, die von den beteiligten Vektoren gebildet wird. Dies bedeutet, dass die Richtung der Sinn, der durch die rechte Hand gefunden werden kann, für das Kreuzprodukt gilt. Der Drehimpuls wird in Einheiten von kg pro Quadratmeter / Sekunde gemessen. Dies wird nach dem internationalen Einheitensystem gemessen und hat keine speziellen Namen.

Diese Definition des Drehimpulses ist am sinnvollsten für Körper, die aus vielen Teilchen bestehen.

Betrag der Winkelbewegung

Wir verwenden den Drehimpuls eines Punktteilchens, um den Rotationszustand eines Punktes oder eines Körpers zu charakterisieren, der als solcher behandelt werden kann. Denken Sie daran, dass dies geschieht, wenn die Abmessungen des Körpers im Vergleich zur Flugbahn seiner Bewegung vernachlässigbar sind. In Bezug auf die Vektoren des Drehimpulses in Bezug auf einen gegebenen Punkt und den linearen Impuls eines Punktteilchens, das bewegt sich als Umfang ist der Drehimpuls.

Für den Fall eines Partikels, das sich in einem Umfang bewegt, beträgt der Winkel 90 Grad. Dies liegt daran, dass die Geschwindigkeit des Drehimpulses immer tangential zum Umfang und daher senkrecht zum Radius ist.

Wenn wir von Drehimpuls sprechen, sprechen wir auch vom Trägheitsmoment. Dies ist nichts weiter als das, was wann beschrieben wird Ein starrer Körper hat eine Trägheit seines eigenen Körpers gegen die Drehung um eine bestimmte Achse. Dieses Trägheitsmoment hängt nicht nur von der Masse des Körpers ab, sondern auch vom Abstand vom Körper selbst zur Rotationsachse. Dies kann leichter verstanden werden, wenn wir glauben, dass es für einige Objekte einfacher ist, sich in Bezug auf andere um dieselbe Achse zu drehen. Dies hängt von der Bildung und Struktur des Objekts selbst ab.

Für Partikelsysteme wird das Trägheitsmoment mit dem Buchstaben I bezeichnet und nach folgender Formel berechnet:

ich = ∑ r_i² ich bin_i

Hier haben wir, dass sein berüchtigter Wert für m ein kleiner Teil der Masse ist und r der Abstand ist, den der Körper in Bezug auf die Rotationsachse hat. Der Körper wird vollständig ausgedehnt und besteht aus zahlreichen Partikeln, daher ist sein gesamtes Trägheitsmoment die Summe aller Produkte zwischen Masse und Entfernung. Es hängt von der Geometrie ab, die sie haben, die Summierung ändert sich und geht von einem Integral zu einem Differential über. Das Konzept des Trägheitsmoments hängt eng mit dem Drehimpuls eines Objekts zusammen oder ist vollständig ausgedehnt.

Winkelmoment eines Partikelsystems

Wir werden ein System von Partikeln betrachten, das aus verschiedenen Massen besteht und sich in der xy-Ebene gleichzeitig entlang eines Umfangs dreht. Jedes hat eine lineare Geschwindigkeit, die mit der Winkelgeschwindigkeit zusammenhängt. Auf diese Weise kann die Gesamtsumme des Systems berechnet werden und ergibt sich aus der folgenden Summe:

L = ω ∑r_i² ich bin_i

Ein verlängerter Körper Es kann in Scheiben mit jeweils unterschiedlichem Drehimpuls unterteilt werden. Wenn die Symmetrieachse des betreffenden Objekts mit der z-Achse übereinstimmt, besteht kein Problem. Und dies liegt an der Tatsache, dass es Punkte gibt, die nicht in der xy-Ebene liegen, so dass sich die Komponenten, die sie bilden und die senkrecht zu dieser Achse sind, aufheben.

Mal sehen, wann es variiert. Normalerweise, wenn eine Nettokraft gegen einen Körper oder ein Teilchen wirkt, Das Momentum kann sich ändern. Infolgedessen wird auch der Drehimpuls.

Andererseits tritt die Erhaltung auf, wenn der vorhandene Drehmomentmesser variiert wird. Wenn dieses Drehmoment Null ist, bleibt der Drehimpuls konstant erhalten. Dieses Ergebnis gilt auch dann, wenn der Körper nicht vollständig starr ist.

Beispiele für Drehimpulse

All dies war eine Menge Theorie und kann ohne praktische Beispiele nicht gut verstanden werden. Sehen wir uns praktische Beispiele für Drehimpulse an. Im ersten haben wir Eiskunstlauf und andere Sportarten, bei denen es Kurven gibt. Wenn eine Skaterin anfängt sich zu drehen, streckt sie ihre Arme aus und schrumpft uns gegen unseren Körper, um ihre Beine zu kreuzen. Dies geschieht, um die Drehgeschwindigkeit zu erhöhen. Immer wenn der Körper ständig schwingt, zieht er sich zusammen. Dank dieser Kontraktion kann es seine Drehzahl erhöhen. Dies liegt daran, dass die Tatsache, dass Arme und Beine zusammengezogen werden können, auch das Trägheitsmoment verringert. Da der Drehimpuls erhalten bleibt, nimmt die Winkelgeschwindigkeit zu.

Ein anderes Beispiel ist, warum Katzen auf ihren Füßen landen. Obwohl es keine anfängliche Bewegung hat, muss es schnell sowohl die Beine als auch den Schwanz sagen, um seine Rotationsträgheit zu ändern und vom Fuß fallen zu können. Während sie diese Drehung manövrieren, ist ihr Drehimpuls Null, da ihre Drehung nicht kontinuierlich ist.

Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr darüber erfahren können.