W fizyce pęd jest badany jako moment pędu. Ta wielkość ruchu kątowego jest stosowana w ruchu obrotowym, co powoduje, że pęd jest dla ruchu postępowego. Moment pędu jest wielkością wektorową, która charakteryzuje się głównie punktowym obrotem cząstki lub obiektu rozciągniętego wokół osi przechodzącej przez punkt.
W tym artykule powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o momencie pędu jego przydatności w fizyce.
Co to jest moment pędu
Kiedy próbujemy obliczyć to dla jakiegoś obiektu, na którym znajduje się ruch wokół osi, zawsze konieczne jest wygodne określenie osi obrotu. Zaczniemy mierzyć od punktu materialnego o masie m, moment pędu zapisujemy skrótem L. Pęd liniowy to p, a położenie cząstki względem osi przechodzącej przez pewien punkt O to r.
Oto jak mamy to obliczone w następujący sposób: L = rxp
Reaktor powstały z produktu wektorowego jest prostopadły do płaszczyzny utworzonej przez uczestniczące wektory. Oznacza to, że kierunek jest sensem, który można znaleźć w regule prawej ręki dla iloczynu krzyżowego. Moment pędu mierzy się w jednostkach kg na metr kwadratowy / sekundę. Jest mierzona zgodnie z międzynarodowym systemem jednostek i nie ma żadnych specjalnych nazw.
Ta definicja momentu pędu jest najbardziej sensowna w przypadku ciał, które składają się z wielu cząstek.
Wielkość ruchu kątowego
Wykorzystujemy moment pędu cząstki punktowej do scharakteryzowania stanu obrotu punktu lub ciała, które można traktować jako takie. Pamiętaj, że dzieje się tak, gdy wymiary ciała są znikome w porównaniu z trajektorią jego ruchu. W odniesieniu do wektorów momentu pędu względem danego punktu i pędu liniowego punktu porusza się, ponieważ obwód jest momentem pędu.
W przypadku cząstki poruszającej się po obwodzie kąt wynosi 90 stopni. Dzieje się tak, ponieważ prędkość momentu pędu jest zawsze styczna do obwodu, a zatem prostopadła do promienia.
Kiedy mówimy o momencie pędu, mówimy także o momencie bezwładności. To nic innego jak to, co jest opisane, kiedy sztywny korpus ma bezwładność własnego ciała przeciw obrotowi wokół określonej osi. Ten moment bezwładności zależy nie tylko od masy ciała, ale także od odległości od samego ciała do osi obrotu. Można to łatwiej zrozumieć, jeśli uważamy, że dla niektórych obiektów łatwiej jest obracać się względem innych na tej samej osi. Zależy to od ukształtowania i struktury samego obiektu.
Dla układu cząstek moment bezwładności jest oznaczony literą I i obliczany według następującego wzoru:
ja = ri2 mi
Tutaj mamy, że notorycznie m to mała część masy, a r to odległość, jaką ma ciało w stosunku do osi obrotu. Ciało zostanie w pełni rozciągnięte i złożone z wielu cząstek, stąd jego całkowity moment bezwładności jest sumą wszystkich iloczynów masy i odległości. Zależy to od geometrii, którą mają obiekt, sumowanie zmienia się i przechodzi od całki do różniczkowej. Pojęcie momentu bezwładności jest ściśle związane z momentem pędu obiektu lub jest w pełni rozciągnięte.
Moment kątowy układu cząstek
Rozważymy układ cząstek, który składa się z różnych mas i obraca się po jednym obwodzie w tym samym czasie w płaszczyźnie xy, przy czym każda z nich ma prędkość liniową, która jest związana z prędkością kątową. W ten sposób można obliczyć sumę systemu i przedstawić ją jako następującą sumę:
L = ∑ ri2 mi
Wydłużone ciało można go podzielić na plasterki, z których każdy ma inny moment pędu. Jeśli oś symetrii przedmiotowego obiektu pokrywa się z osią z, nie ma problemu. Dzieje się tak, ponieważ istnieją punkty, które nie znajdują się na płaszczyźnie xy, więc składowe, które ją tworzą i są prostopadłe do tej osi, znoszą się.
Zobaczmy teraz, kiedy to się zmienia. Zwykle, gdy siła wypadkowa działa na ciało lub cząstkę, pęd tego konkretnego może się zmienić. W konsekwencji tak samo będzie z momentem pędu.
Z drugiej strony ochrona występuje, gdy zmienia się istniejący miernik momentu obrotowego. Jeśli ten moment obrotowy wynosi zero, moment pędu jest stale zachowywany. Ten wynik jest nadal aktualny nawet w przypadku, gdy korpus nie jest całkowicie sztywny.
Przykłady momentu pędu
Wszystko to zawiera wiele teorii i nie można ich dobrze zrozumieć bez praktycznych przykładów. Zobaczmy praktyczne przykłady momentu pędu. W pierwszej mamy łyżwiarstwo figurowe i inne sporty, w których występują zwroty akcji. Kiedy łyżwiarz zaczyna się obracać, wyciąga ręce, a następnie przytula nas do naszego ciała, krzyżując nogi. Ma to na celu zwiększenie prędkości skrętu. Kiedy ciało stale się oscyluje, kurczy się. Dzięki temu skurczowi może zwiększyć prędkość obrotową. Wynika to z faktu, że możliwość napinania rąk i nóg zmniejsza również moment bezwładności. Ponieważ zachowany jest moment pędu, prędkość kątowa wzrasta.
Innym przykładem jest to, dlaczego koty lądują na nogach. Chociaż nie ma początkowej ilości ruchu, dba o to, aby szybko powiedzieć zarówno nogi, jak i ogon, aby zmienić swoją bezwładność obrotu i móc spaść ze stopy. Podczas manewrowania tym zakrętem ich moment pędu wynosi zero, ponieważ ich obrót nie jest ciągły.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej na ten temat.