የአንግላር ማጣደፍ እንዴት ይለካል? የማሽከርከር ችግር ምሳሌ

ዝርዝር ሁኔታ:

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

የደረቅ አካላት ክብ እንቅስቃሴ ወይም ተዘዋዋሪ እንቅስቃሴ በፊዚክስ ቅርንጫፎች - ዳይናሚክስ እና ኪነማቲክስ ከሚጠኑ ጠቃሚ ሂደቶች አንዱ ነው። ይህን ጽሑፍ የምናቀርበው በአካላት ሽክርክር ወቅት የሚታየው የማዕዘን ፍጥነት እንዴት እንደሚለካ ጥያቄ ነው።

የአንግላር ማጣደፍ ጽንሰ-ሀሳብ

በእርግጥ የማዕዘን ፍጥነት በፊዚክስ እንዴት ይለካል ለሚለው ጥያቄ መልስ ከመስጠቱ በፊት ከራሱ ፅንሰ-ሃሳብ ጋር መተዋወቅ አለበት።

በመስመራዊ እንቅስቃሴ መካኒኮች ውስጥ ማጣደፍ የፍጥነት ለውጥን መለኪያ ሚና ይጫወታል እና ወደ ፊዚክስ በኒውተን ሁለተኛ ህግ ይተዋወቃል። የማሽከርከር እንቅስቃሴን በተመለከተ፣ ከመስመር ፍጥነት መጨመር ጋር ተመሳሳይ የሆነ መጠን አለ፣ እሱም የማዕዘን ፍጥነት ይባላል። የሚወስነው ቀመር እንደሚከተለው ተጽፏል፡-

α=dω/dt.

ይህም የማዕዘን ፍጥነት መጨመር α የመጀመሪያው የማዕዘን ፍጥነት ω ከጊዜ አንጻር ነው። ስለዚህ, በሚሽከረከርበት ጊዜ ፍጥነቱ ካልተቀየረ, ፍጥነቱ ዜሮ ይሆናል.ፍጥነቱ በጊዜ ላይ በመስመር ላይ የሚመረኮዝ ከሆነ ፣ ለምሳሌ ፣ ያለማቋረጥ ይጨምራል ፣ ከዚያ የፍጥነት α የማያቋርጥ ዜሮ ያልሆነ አወንታዊ እሴት ይወስዳል። የ α አሉታዊ እሴት ስርዓቱ እየቀነሰ መሆኑን ያሳያል።

አዙሪት ተለዋዋጭ

በፊዚክስ ማንኛውም መፋጠን የሚከሰተው በሰውነት ላይ የሚሰራ ዜሮ ያልሆነ የውጭ ሃይል ሲኖር ነው። የማሽከርከር እንቅስቃሴ ሁኔታ ውስጥ, ይህ ኃይል አንድ አፍታ ኃይል M ይተካል, ክንድ d እና ኃይል ሞጁል ጋር እኩል የሆነ ቅጽበት F. አካላት መካከል ተዘዋዋሪ እንቅስቃሴ ተለዋዋጭ ቅጽበት ለ ታዋቂ እኩልታ. እንደሚከተለው ተጽፏል፡

M=αI.

እነሆ የንቃተ-ህሊና ጊዜ ነው፣ እሱም በስርአቱ ውስጥ በመስመራዊ እንቅስቃሴ ወቅት ከጅምላ ጋር ተመሳሳይ ሚና ይጫወታል። ይህ ቀመር የ α ዋጋን ለማስላት ያስችልዎታል, እንዲሁም የማዕዘን ፍጥነት መጨመር በምን እንደሚለካ ለመወሰን. አለን:

α=M/I=[Nm/(kgm²)]=[N/(kgm)]።

አሃዱን α ያገኘነው ከቅጽበት እኩልታ ነው፣ነገር ግን ኒውተን ቤዝ SI አሃድ አይደለም፣ስለዚህ መተካት አለበት። ይህንን ተግባር ለመፈፀም የኒውተንን ሁለተኛ ህግ እንጠቀማለን፡-

1 N=1 ኪሎሜ/ሰ²;

α=1 [N/(kgm)]=1 ኪግm/s²/(kgm)=1 [1/s ²።

የማዕዘን ማጣደፍ የሚለካው በምን ክፍሎች ነው ለሚለው ጥያቄ መልስ አግኝተናል። የሚለካው በተገላቢጦሽ ካሬ ሴኮንድ ነው። ሁለተኛው፣ ከኒውተን በተለየ፣ ከሰባቱ መሠረታዊ የSI ክፍሎች አንዱ ነው፣ ስለዚህ ለ α የተገኘው አሃድ በሂሳብ ስሌት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።

የማዕዘን ፍጥነትን ለመጨመር የተገኘው የመለኪያ አሃድ ትክክል ነው፣ነገር ግን የብዛቱን አካላዊ ትርጉም ከእሱ ለመረዳት አስቸጋሪ ነው። ከዚህ አንፃር በቀደመው አንቀጽ ላይ የተጻፈውን የፍጥነት አካላዊ ፍቺ በመጠቀም የተፈጠረውን ችግር በተለየ መንገድ መፍታት ይቻላል

የማዕዘን ፍጥነት እና ፍጥነት

ወደ አንግል ማጣደፍ ፍቺ እንመለስ። በማሽከርከር ኪኒማቲክስ ውስጥ, የማዕዘን ፍጥነቱ በአንድ ክፍል ጊዜ የማዞሪያውን አንግል ይወስናል. የማዕዘን አሃዶች ዲግሪ ወይም ራዲያን ሊሆኑ ይችላሉ። የኋለኞቹ በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ. ስለዚህ የማዕዘን ፍጥነት የሚለካው በራዲያን በሰከንድ ነው ወይም ራድ/ሰ ለአጭር ጊዜ።

የአንግላር ማጣደፍ የ ω የመነጨ ጊዜ ስለሆነ አሃዶቹን ለማግኘት ክፍሉን ለ ω በሰከንድ ማካፈል በቂ ነው። የኋለኛው ማለት የ α ዋጋ በራዲያን በሰከንድ (ራድ/ሰ²) ይለካል ማለት ነው። ስለዚህ፣ 1 ራድ/ሰ² ማለት ለእያንዳንዱ ሴኮንድ ማሽከርከር የማዕዘን ፍጥነት በ1 ራድ/ሰከንድ ይጨምራል።

ለ α ግምት ውስጥ ያለው አሃድ በአንቀጹ ቀዳሚው አንቀጽ ላይ ከተገኘው ጋር ተመሳሳይ ነው፣ የራዲያን ዋጋ ከተተወበት፣ እሱ የሚያመለክተው በአንግላር ማጣደፍ አካላዊ ትርጉም ነው።

የማዕዘን እና የመሃል ፍጥነቶች

የማዕዘን ፍጥነት የሚለካው በምን ላይ ነው የሚለውን ጥያቄ ከመለስን (ቀመሮቹ በአንቀጹ ውስጥ ተሰጥተዋል)፣ ከሴንትሪፔታል ፍጥነት መጨመር ጋር እንዴት እንደሚዛመድም መረዳቱ ጠቃሚ ነው።ማንኛውም ሽክርክሪት. የዚህ ጥያቄ መልስ ቀላል ይመስላል፡- የማዕዘን እና የመሃል ፍጥነቶች ሙሉ ለሙሉ የተለያየ መጠን ያላቸው ራሳቸውን የቻሉ ናቸው።

የማእከላዊ ማፋጠን በሚሽከረከርበት ጊዜ የሰውነትን አቅጣጫ መዞር ብቻ የሚሰጥ ሲሆን የማዕዘን ፍጥነት ወደ መስመራዊ እና የማዕዘን ፍጥነቶች ለውጥ ያመራል። ስለዚህ፣ በክበብ ላይ ወጥ የሆነ እንቅስቃሴን በተመለከተ፣ የማዕዘን ማጣደፍ ዜሮ ነው፣ የመሃል ፍጥነቱ ግን የተወሰነ ቋሚ አወንታዊ እሴት አለው።

የማዕዘን ማጣደፍ α ከመስመር ታንጀንቲያል ማጣደፍ ሀ በሚከተለው ቀመር ይዛመዳል፡

α=a/r.

የክበቡ ራዲየስ የት ነው። በዚህ አገላለጽ አሃዶችን ለ a እና r በመተካት፣ የማዕዘን ማጣደፍ የሚለካው በምን ለሚለው ጥያቄም መልሱን እናገኛለን።

ችግር መፍታት

የሚቀጥለውን ችግር ከፊዚክስ እንፍታው። የ 15 N ታንጀንት ወደ ክብ የሚይዘው ሃይል በቁሳዊ ነጥብ ላይ ይሰራል ይህ ነጥብ 3 ኪሎ ግራም ክብደት እንዳለው እና 2 ሜትር ራዲየስ ባለው ዘንግ ዙሪያ እንደሚሽከረከር ማወቅ የማዕዘን ፍጥነት መጨመርን ማወቅ ያስፈልጋል።