רגע של מומנטום: תכונות של מכניקת גוף נוקשה

רגע של מומנטום: תכונות של מכניקת גוף נוקשה
רגע של מומנטום: תכונות של מכניקת גוף נוקשה
Anonim

מומנטום מתייחס לחוקי הטבע הבסיסיים והבסיסיים. זה קשור ישירות לתכונות הסימטריה של המרחב של העולם הפיזי שבו כולנו חיים. הודות לחוק שימורו, התנע הזוויתי קובע את החוקים הפיזיקליים המוכרים לנו לתנועת גופים חומריים במרחב. ערך זה מאפיין את כמות התנועה המתרגמת או הסיבובית.

מומנטום זוויתי
מומנטום זוויתי

רגע התנע, הנקרא גם "קינטי", "זוויתי" ו"מסלול", הוא מאפיין חשוב התלוי במסה של גוף חומרי, בתכונות התפלגות שלו ביחס לציר מחזור דמיוני ו מהירות התנועה. כאן יש להבהיר שבמכניקה לרוטציה יש פרשנות רחבה יותר. אפילו תנועה ישר מעבר לנקודה כלשהי השוכבת באופן שרירותי בחלל יכולה להיחשב סיבובית, לוקחת אותה כציר דמיוני.

המומנטום הזוויתי וחוקי שימורו נוסחו על ידי רנה דקארט ביחס למערכת נעה בהדרגה של נקודות חומריות. נכון, הוא לא הזכיר את שימור התנועה הסיבובית. רק מאה שנה לאחר מכן, לאונרדאוילר, ולאחר מכן מדען, פיזיקאי ומתמטיקאי שוויצרי אחר דנייל ברנולי, בזמן שחקרו את הסיבוב של מערכת חומר סביב ציר מרכזי קבוע, הגיעו למסקנה שחוק זה חל גם על סוג זה של תנועה במרחב.

מומנט זוויתי של נקודה חומרית
מומנט זוויתי של נקודה חומרית

מחקרים נוספים אישרו לחלוטין שבהיעדר השפעה חיצונית, סכום המכפלה של המסה של כל הנקודות לפי המהירות הכוללת של המערכת והמרחק למרכז הסיבוב נשאר ללא שינוי. מעט מאוחר יותר, המדען הצרפתי פטריק דארסי ביטא מונחים אלה במונחים של האזורים הנסחפים על ידי וקטורי הרדיוס של חלקיקים אלמנטריים במשך אותו פרק זמן. זה איפשר לחבר את התנע הזוויתי של נקודה חומרית עם כמה הנחות ידועות של מכניקה שמימית, ובמיוחד עם העמדה החשובה ביותר על תנועת כוכבי הלכת מאת יוהנס קפלר.

מומנטום של גוף נוקשה
מומנטום של גוף נוקשה

התנע הזוויתי של גוף קשיח הוא המשתנה הדינמי השלישי עליו חלות הוראות חוק השימור היסודי. הוא קובע כי ללא קשר לאופי וסוג התנועה, בהיעדר השפעה חיצונית, כמות נתונה במערכת חומרית מבודדת תמיד תישאר ללא שינוי. אינדיקטור פיזי זה יכול לעבור כל שינוי רק אם ישנו רגע שאינו אפס של הכוחות הפועלים.

מחוק זה עולה גם שאם M=0, כל שינוי במרחק בין הגוף (מערכת נקודות החומר) לבין ציר הסיבוב המרכזי יגרום בוודאי לעלייה או ירידהמהירות המהפכה שלו סביב המרכז. לדוגמה, מתעמלת המבצעת סלטות כדי לבצע מספר סיבובים באוויר מגלגלת בתחילה את גופה לכדור. ובלרינות או מחליקים אמנותיים, כשהם בפירואטים, פורשים את ידיהם לצדדים אם הם רוצים להאט את התנועה, ולהפך, לוחצים אותם לגוף כשהם מנסים להסתובב במהירות גבוהה יותר. לפיכך, חוקי הטבע היסודיים משמשים בספורט ובאמנות.

מוּמלָץ: