Περιστροφική κίνηση

Ένα άκαμπτο σώμα είναι ένα στοιχείο που φέρει μάζα με περιοριστική μορφή. Τα άκαμπτα σώματα είναι ικανά τόσο για μετατόπιση όσο και για περιστροφική κίνηση. Σε τέτοιες περιπτώσεις, πρέπει να υπολογίζονται τόσο οι μεταφορικές και περιστροφικές ταχύτητες, που είναι γραμμικές, όσο και η γωνιακή ταχύτητα. Περιγράφουμε τη μετατόπιση και την κίνηση περιστροφής του σώματος ξεχωριστά για να γίνουν κατανοητές αυτές οι προκλήσεις. Ως εκ τούτου, η κατανόηση της δυναμικής ενός αντικειμένου που περιστρέφεται γύρω από έναν σταθερό άξονα απαιτείται αντίστοιχα για την κατανόηση της κίνησης μετατόπισης και περιστροφής του σώματος.

Περιστροφική κίνηση

Εάν κάθε σωματίδιο ενός άκαμπτου σώματος κινείται σε κύκλο και τα κέντρα των κύκλων συνεχίζουν να βρίσκονται σε μια ευθεία γραμμή, που ονομάζεται άξονες περιστροφής, τότε το άκαμπτο σώμα εκτελεί καθαρή περιστροφική κίνηση.

Οι πολυπλοκότητες της περιστροφικής κίνησης είναι ίδιες με αυτές της γραμμικής ή μεταφορικής κίνησης. Αρκετές εκτιμήσεις για τη μηχανική περιστρεφόμενων χαρακτηριστικών είναι ανάλογες με τις εκτιμήσεις και τις εξισώσεις γραμμικής κίνησης. Στην περιστροφική κίνηση, για παράδειγμα, λαμβάνονται υπόψη μόνο ανελαστικά σώματα.

Όταν ένα σώμα εκτελεί περιστροφική κίνηση, οι εξισώσεις περιστροφικής κίνησης γράφονται ως:

Η γωνιακή επιτάχυνση α θεωρείται σταθερή στο χρονικό διάστημα.

Περιστροφική κίνηση σε σταθερό άξονα

Η περιστροφική κίνηση γύρω από έναν σταθερό άξονα απεικονίζει ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο με σημείο μηδενικής ταχύτητας γύρω από το οποίο περιστρέφεται. Αυτό το συγκεκριμένο σημείο μπορεί να βρίσκεται οπουδήποτε στο σώμα του αντικειμένου ή οπουδήποτε άλλο εκτός από αυτό. Μόνο εκείνες οι συνιστώσες των ροπών που είναι παράλληλες προς τον σταθερό άξονα λαμβάνονται υπόψη στην περιστροφική κίνηση ενός σωματιδίου γύρω από έναν ακίνητο άξονα που πρέπει να είναι σταθερός. Τα στοιχεία της δύναμης προκαλούν την περιστροφή στο σώμα του αντικειμένου. Η κάθετη συνιστώσα της ροπής συνήθως στρέφει τον άξονα περιστροφής του αντικειμένου από τη θέση του.

Αυτό σημαίνει ότι ορισμένες απαιτούμενες και καθορισμένες δυνάμεις θα προσπαθήσουν τελικά να αποσύρουν την πρόσκρουση των εξαρτημάτων που ανακλώνται ως κάθετα. Αυτό προκαλεί περιορισμό της κίνησης του άξονα σε αντιστοιχία με τη σταθερή του θέση. Ως εκ τούτου, αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη θέση του αντικειμένου που θα διατηρηθεί. Δεδομένου ότι τα κάθετα στοιχεία δεν έχουν κρούση, αγνοούνται κατά τη μέτρηση. Μόνο δυνάμεις που συνεχίζουν να βρίσκονται σε επίπεδα κάθετα στον άξονα θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για κάθε άκαμπτο σώμα που περιστρέφεται γύρω από έναν σταθερό άξονα.

Παραδείγματα περιστροφικής κίνησης

Περιστροφική κίνηση με σταθερό σημείο:Η περιστροφή γύρω από ένα σταθερό σημείο παρατηρείται στην περιστροφή ενός ανεμιστήρα οροφής, στην κίνηση των δεικτών των λεπτών και της ώρας σε ένα ρολόι και στο άνοιγμα και στο κλείσιμο μιας πόρτας.

Περιστροφική κίνηση σε έναν άξονα περιστροφής:Η μεταγραφική και η περιστροφική κίνηση εμπλέκονται και οι δύο στην περιστροφή γύρω από έναν άξονα περιστροφής. Η απελευθέρωση μιας μπάλας από μια κεκλιμένη επιφάνεια είναι η πιο ακριβής απεικόνιση της περιστροφής γύρω από έναν άξονα περιστροφής. Η μπάλα πλησιάζει το κάτω μέρος της κεκλιμένης επιφάνειας μέσω μεταφορικής κίνησης, ενώ η κίνηση μιας μπάλας είναι περιστροφική κίνηση καθώς περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της.

Η κίνηση της Γης είναι μια ακόμη απεικόνιση της περιστροφής γύρω από έναν άξονα περιστροφής. Μέρα με τη μέρα, η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και κάθε χρόνο, περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο. Αυτή είναι μια κλασική αναπαράσταση τόσο της μεταφραστικής όσο και της κυκλικής κίνησης.

Για παράδειγμα, όταν περιστρέφουμε το τιμόνι του ποδηλάτου, αλλάζουμε την τροχιά του ποδηλάτου και τον άξονα περιστροφής κάθε τροχού.

Γωνιακή Μετατόπιση:Η γωνία που σχηματίζεται από ένα αντικείμενο καθώς κινείται σε κυκλική τροχιά. Η κίνηση ενός άκαμπτου σώματος που περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του παύει να είναι σωματίδιο. Αυτό συμβαίνει επειδή η ταχύτητα και η επιτάχυνση μιας κυκλικής διαδρομής μπορεί να αλλάξουν σε οποιοδήποτε σημείο. Η περιστροφική κίνηση ορίζεται ως η περιστροφή δύσκαμπτων σωμάτων ή σωμάτων που θα παραμείνουν σταθερά καθ' όλη τη διάρκεια της περιστροφής γύρω από έναν σταθερό άξονα.

Η περιστροφική κίνηση περιγράφεται ως η περιστροφή άκαμπτων σωμάτων ή σωμάτων που θα παραμείνουν αμετάβλητα καθ' όλη τη διάρκεια της περιστροφής πάνω από έναν καθορισμένο άξονα που είναι σταθερός. Η γωνιακή μετατόπιση είναι η γωνία που δημιουργείται από το σώμα από το σημείο ηρεμίας του σε οποιοδήποτε σημείο αναφέρεται στην περιστροφική κίνηση.

Για παράδειγμα, εάν ένας χορευτής ολοκληρώσει μια πλήρη περιστροφή γύρω από έναν στύλο, η γωνιακή του περιστροφή θα είναι 360°. Από την άλλη πλευρά, όταν εκτελούν μισή περιστροφή, οδηγεί σε μετατόπιση 180°.

Είναι ένα διανυσματικό μέγεθος, που σημαίνει ότι έχει μέγεθος και κατεύθυνση.

Συμπέρασμα

Η περιστροφική κίνηση ορίζεται ως ένα αντικείμενο που περιστρέφεται ή περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Παραδείγματα περιστροφικής ή περιστροφικής κίνησης είναι οι κινήσεις μιας περιστρεφόμενης κορυφής, η περιστροφή της Γης και άλλων πλανητών, η κυκλοφορία των δεικτών του ρολογιού κ.λπ. Η περιστροφική κίνηση δημιουργείται όταν κάθε ουσία σε μια δομή ή σώμα μεταβαίνει σε κυκλικό σχέδιο γύρω από το οριζόντια μονή σκέλη ή γραμμή. Αυτή η γραμμή είναι γνωστή ως άξονας περιστροφής. Επιπλέον, όλα τα διανύσματα ακτίνας από αυτόν τον άξονα περιστροφής προς τα σωματίδια συναντούν την ίδια γωνιακή μετατόπιση ταυτόχρονα. Ως εκ τούτου, η κίνηση των αντικειμένων και η περιστροφική κίνηση συναντούν τη γωνιακή μετατόπιση καθώς απεικονίζει τη γωνία μέσω της οποίας ένα σημείο του αντικειμένου περιστρέφεται γύρω από ένα κεντρικό σημείο ή έναν καθορισμένο άξονα με μια υποδεικνυόμενη έννοια.