Vo fyzike sa hybnosť študuje ako moment hybnosti. Toto množstvo uhlového pohybu sa aplikuje v rotačnom pohybe, vďaka čomu je hybná sila pre translačný pohyb. Moment hybnosti je vektorová veličina, ktorá sa vyznačuje hlavne rotáciou častice v presnom čase alebo objektom pretiahnutým okolo osi, ktorá prechádza bodom.
V tomto článku vám povieme všetko, čo potrebujete vedieť o hybnej sile jej užitočnosti vo fyzike.
Čo je moment hybnosti
Keď sa to pokúsime vypočítať z nejakého objektu, ktorý nachádza pohyb okolo osi, je vždy potrebné pohodlne určiť os otáčania. Začneme merať s hmotným bodom hmotnosti m, moment hybnosti sa píše skratkou L. Lineárna hybnosť je p a poloha častice vzhľadom na os, ktorá prechádza určitým bodom O, je r.
Takto to máme vypočítané nasledujúcim spôsobom: L = rxp
Reaktor, ktorý je výsledkom vektorového produktu, je kolmý na rovinu, ktorú tvoria zúčastnené vektory. To znamená, že smer zmysel, ktorý možno nájsť podľa pravidla pravej ruky pre krížový produkt. Moment hybnosti sa meria v jednotkách kg na meter štvorcový / sekundu. Meria sa podľa medzinárodného systému jednotiek a nemá žiadne zvláštne názvy.
Táto definícia momentu hybnosti má najväčší zmysel pre telesá, ktoré sú zložené z mnohých častíc.
Veľkosť uhlového pohybu
Pomocou momentu hybnosti bodovej častice charakterizujeme stav rotácie bodu alebo telesa, ktoré sa dá považovať za také. Pamätajte, že sa to stane, keď sú rozmery tela zanedbateľné v porovnaní s trajektóriou jeho pohybu. Vo vzťahu k vektorom momentu hybnosti vzhľadom na daný bod a lineárnej hybnosti bodovej častice, ktorá pohybuje sa, pretože obvodom je moment hybnosti.
V prípade častice, ktorá sa pohybuje po obvode, je uhol 90 stupňov. Je to preto, že rýchlosť momentu hybnosti je vždy tangenciálna k obvodu, a teda kolmá k polomeru.
Keď hovoríme o momente hybnosti, hovoríme tiež o momente zotrvačnosti. To nie je nič iné ako to, čo je opísané, keď tuhé telo má zotrvačnosť vlastného tela proti otáčaniu okolo určitej osi. Tento moment zotrvačnosti závisí nielen od hmotnosti telesa, ale aj od vzdialenosti od samotného telesa k osi otáčania. Dá sa to ľahšie pochopiť, ak si myslíme, že pri niektorých objektoch je ľahšie rotovať oproti iným v tej istej osi. To závisí od formovania a štruktúry samotného objektu.
Pre časticové systémy je moment zotrvačnosti označený písmenom I a počíta sa podľa tohto vzorca:
Ja = ∑ ri2 Δmi
Tu máme, že jeho notoricky známa hodnota m je malá časť hmotnosti ar je vzdialenosť, ktorú má teleso vzhľadom na os otáčania. Telo bude úplne roztiahnuté a zložené z mnohých častíc, takže jeho celkový moment zotrvačnosti je súčtom všetkých produktov medzi hmotou a vzdialenosťou. Závisí to od geometrie, ktorú majú, súčet sa mení a prechádza od integrálu k diferenciálu. Koncept momentu zotrvačnosti úzko súvisí s momentom hybnosti objektu alebo je úplne predĺžený.
Uhlový moment časticovej sústavy
Uvažujeme o sústave častíc, ktorá sa skladá z rôznych hmotností a ktorá sa otáča súčasne za jedným obvodom v rovine xy, každá z nich má lineárnu rýchlosť súvisiacu s uhlovou rýchlosťou. Týmto spôsobom je možné vypočítať súčet systému a je daný týmto súčtom:
L = ω ∑ri2 Δmi
Predĺžené telo dá sa rozdeliť na plátky, z ktorých každý má iný moment hybnosti. Ak sa os symetrie predmetného objektu zhoduje s osou z, nie je problém. A to je spôsobené tým, že existujú body, ktoré nie sú v rovine xy, takže komponenty, ktoré ju tvoria a ktoré sú kolmé na uvedenú os, sa rušia.
Pozrime sa teraz, keď sa to bude líšiť. Normálne, keď sieťová sila začne pôsobiť proti telu alebo častici, hybnosť tohto konkrétneho sa môže zmeniť. Dôsledkom toho bude aj moment hybnosti.
Na druhej strane ku konzervácii dôjde, keď sa zmení existujúci merač krútiaceho momentu. Ak je tento krútiaci moment nulový, hybný moment sa neustále zachováva. Tento výsledok stále platí, aj keď karoséria nie je úplne tuhá.
Príklady momentu hybnosti
Toto všetko bolo veľa teórie a nedá sa to dobre pochopiť bez praktických príkladov. Pozrime sa na praktické príklady momentu hybnosti. V prvej máme krasokorčuľovanie a iné športy, kde sú zákruty. Keď sa korčuliarka začne otáčať, natiahne ruky a potom nás zmenší proti nášmu telu, aby jej prekrížila nohy. To sa deje za účelom zvýšenia rýchlosti otáčania. Kedykoľvek telo neustále kmitá, sťahuje sa. Vďaka tejto kontrakcii môže zvýšiť svoju rýchlosť otáčania. Je to spôsobené tým, že skutočnosť, že sú schopní kontrahovať ruky a nohy, tiež znižuje okamih zotrvačnosti. Pretože je moment hybnosti zachovaný, uhlová rýchlosť sa zvyšuje.
Ďalším príkladom je, prečo mačky pristávajú na nohách. Aj keď nemá počiatočné množstvo pohybu, musí rýchlo povedať nohy aj chvost, aby zmenila zotrvačnosť otáčania a dokázala spadnúť z nohy. Pri manévrovaní v tejto zákrute je ich moment hybnosti nulový, pretože ich rotácia nie je spojitá.
Dúfam, že s týmito informáciami sa o nich dozviete viac.