19+ Bewaring van hoekmomentum Voorbeelde: En Probleme


Behoud van hoekmomentum beskryf die spin-eienskap van 'n fisiese sisteem waarin die spin konstant bly tensy 'n eksterne wringkrag die sisteem se spin versteur.

'n Lys van voorbeelde van behoud van hoekmomentum word hieronder gegee.

'n Gedetailleerde verduideliking van behoud van hoekmomentum voorbeelde

Hoekmomentum is 'n produk van momentumtraagheid van rotasievoorwerp maal die hoeksnelheid. Dit word ook gekenmerk deur twee ander tipes: spin-hoekmomentum en orbitale hoekmomentum gebaseer op die oriëntasie van rotasie. Hierdie afdeling gee 'n kort verduideliking aangaande voorbeelde van bewaringshoekmomentum.

Die spin van 'n figuurskaatser

Wanneer 'n figuurskaatser op 'n ysbaan begin tol met een arm uitgestrek, sodra hulle vinniger tol met groter hoeksnelheid en die arms na binne getrek word, word die traagheidsmoment verminder; dus word hoekmomentum bewaar.

Figure skater spin
Image krediete: Wikimedia commons

Puntmassa wat deur die hol buis roteer

Bind 'n puntmassa aan die een punt van 'n tou en draai dit in 'n vertikale hol buis; die puntmassa roteer in 'n horisontale sirkel met die konstante hoekmomentum.

As die tou afgetrek word, sal die radius van die rotasie-as verminder, en die wringkrag sal nul wees; dus word hoekmomentum bewaar as die krag wat op die puntmassa inwerk, en die snaar is radiaal.

Man op 'n draaitafel wat 'n halter vashou

Om die behoud van hoekmomentum te verduidelik, neem aan dat 'n man sy arm uitstrek en 'n halter vashou en in die middel van die roterende tafel staan.

Wanneer hy sy arm na binne trek, neem die spoed van die rotasietafel toe namate die afstand tussen die rotasiemiddelpunt en die halter afneem, wat lei tot 'n toename in die hoeksnelheid en 'n afname in die traagheidsmoment, dus sal die hoekmoment konstant bly terwyl dit bewaar word.

Duiker wat van hoogte na die water spring

'n Duiker spring van 'n springplank na die water deur sy arms en bene na die middel van sy lyf te trek. Deur hierdie aksie neem die liggaam se traagheidsmoment af met daaropvolgende hoeksnelheid. Bogenoemde aksie help hom om sy liggaam in die lug te draai. Hy hou dus nie sy hand reguit nie.

Gyrokompas in 'n vliegtuig

Vliegtuie is toegerus met die girokompas om die geografiese rigting vir navigasie te hervestig op grond van aardrotasie. Die girokompas bestaan ​​uit 'n draaiende skyf.

’n Draaiende girokompas draai vrylik onafhanklik van die vliegtuig se beweging, en sy oriëntasie bly konstant. Dus word die hoekmomentum van die girokompas in die vliegtuig bewaar.

Skroewe van die helikopter

’n Helikopter word van twee skroewe voorsien om die behoud van hoekmomentum te balanseer.

As 'n helikopter met net een skroef toegerus is, sou die helikopter liggaam teenoor die rigting van die skroef se rotasie gedraai het as gevolg van die behoud van hoekmomentum. Dus vir stabiliteit word twee skroefas benodig.

Rotasiebotsing van twee voorwerpe

Behoud van hoekmomentum in die rotasiebotsing van twee voorwerpe is 'n uitstekende manier om die behoud van hoekmomentumvoorbeelde te verduidelik.

Kom ons illustreer deur 'n voorbeeld te oorweeg. Gestel 'n bal bots met 'n stok, dan draai die bal aan sy einde. Wanneer twee voorwerpe bots, word 'n hoekimpuls op albei voorwerpe uitgeoefen, wat gelyk is aan en teenoorgesteld is aan die handhawing van die totale hoekmomentum konstant.

Rotasie van die aarde

Die hoekmomentum van die aarde word redelik bewaar terwyl dit roteer omdat die aarde 'n gravitasiekrag uitoefen, wat 'n sentrale en konserwatiewe krag is.

Lêer:Earth tilt animation.gif - Wikimedia Commons, bewaring van hoekmomentum voorbeelde
Aarde se rotasie
Image krediete: Wikimedia commons

Maan wat om die aarde draai

Die maan wat om die aarde draai, besit konstante hoekmomentum as gevolg van die aarde wat sy hoekmomentum verminder as gevolg van sleep of wrywing wat deur die getye toegepas word, wat deur die maan verkry word. Die hoekmomentum word dus op die maan bewaar.

Draai die bal op 'n vingerpunt

Wanneer 'n bal op die vingerpunt laat draai word, word die totale hoekmomentum van die bal behou totdat en tensy 'n eksterne krag op die bal geaktiveer word.

Die tol van top speelgoed

Wanneer 'n bo-speelding gemaak word om te draai, kry dit hoekmomentum. Dit bly konstant totdat 'n eksterne wringkrag daarop toegepas word. Die hoekmomentum neem geleidelik af as gevolg van wrywing tussen die oppervlak en boonste speelding.

17/365 Jy is die Tops | Het 'n lui Saterdag saam met die familie spandeer ... | Flickr
Top speelgoed spin
Image krediete: Flickr

Wiele

Die hoekmomentum word geassosieer met die wiele, soos die fietswiel en die roterende stoel se wiel.

Wanneer die wiel aan spin onderwerp word, word die wringkrag wat op die wiel inwerk, tot niet gemaak. Die hoekmoment verander dus nie en word bewaar as die wiel voortdurend roteer.

Balletdansers draai

Die posisie van die balletdanser tydens hul optrede behels om hul arms en bene na binne en uit te strek terwyl hulle spin. Hierdie aksie verhoog of verminder gevolglik die hoekmomentum en traagheidsmoment, en bewaar dus die hoekmomentum.

Rolbalspel

In die boulspel beweeg die bal oor die oprit deur te draai en tref die pen, wat dit laat val. Die bal se hoekmomentum nadat hy die pen geslaan het, word ook gebalanseer deur sy traagheidsmoment te verminder.

gimnas

Gimnaste is bewus van die behoud van hoekmoment tydens hul oefening. Hulle moet hul liggaam na hul massamiddelpunt krul tydens die vloeroefening, wat gedra word deur die hoekmomentum te bewaar.

Asteroïdes wat vrylik in die ruimte draai

Asteroïdes wat vrylik in die ruimte roteer, het konstante hoekmomentum as eksterne wringkrag hulle sou beïnvloed.

Asteroïdes as voorbeelde van bewaring van hoekmomentum
Image krediete: Pixabay

Spoed van wind in tornado's

In die binneste laag tornado's word die spoed waarteen die wind roteer beperk deur die wet van behoud van hoekmomentum. Hulle draai vinnig en kry hoeksnelheid, wat lei tot die verlies van die traagheidsmoment. Die hoekmomentum bly dus behoue.

Die spin van 'n elektron

Die hoekmomentum demonstreer die elektron wat om die kern wentel. Elektrone wentel ook om die kern. Hul spin-hoekmomentum word in elke aspek van spin bewaar.

Planetêre beweging

Al die planete om die son in 'n elliptiese wentelbaan het konstante hoekmomentum.

Vanaf Kepler se tweede wet van planetêre beweging bly sy massa dieselfde, maar die afstand tussen die planeet en die son wissel namate die planeet nader aan die son kom en sy spoed toeneem. Dus word hoekmomentum in planetêre beweging bewaar.

Gyroscoop

In 'n giroskoop moet die neiging van 'n roterende voorwerp om in 'n rotasie-as te oriënteer konstante hoekmomentum hê. Die giroskoop verkry die hoekmomentum in die wringkrag rigting en draai om die horisontale as.

Gyroskoop as bewaring van hoekmomentum voorbeelde
Image krediete: Wikimedia commons

Bewaring van hoekmomentumprobleme

Die hoekmomentum van enige voorwerp word geassosieer met hoeksnelheid en die traagheidsmoment. Kom ons los 'n paar probleme op met behoud van hoekmomentumvoorbeelde deur almal van hulle op te los.

'n Balletdanser het 'n traagheidsmoment van 3 kgm2 wanneer die arm na binne getrek word en 10kgm2 wanneer die arm na buite gestrek word. As die rotasiespoed van die danser wanneer die arm na binne is 14 rondes/sek is, bereken die danser se spoed wanneer die arm na buite gestrek word.

Oplossing:

Aangesien die hoekmomentum die produk is van die traagheidsmoment en hoeksnelheid, kan ons die vergelyking skryf as

Iω=Isωs

3×14=10×ωs

42=10ωs

ωs=4.2 rondtes/sek.

'n Man staan ​​op 'n draaitafel en draai met hoeksnelheid ω en traagheidsmoment van I met sy arm na die middel van die liggaam. Wanneer hy sy arm uitsteek, word die traagheidsmoment met 4 keer die oorspronklike waarde verhoog. Bereken die nuwe hoeksnelheid.

Oplossing:

Die behoud van hoekmomentum is

Iω=I'ω'

Laat I en I' die traagheidsmomente wees wanneer die arm onderskeidelik na binne en uitgestrek is, en ω en ω' die hoeksnelheid is wanneer die arm onderskeidelik na binne en uitgestrek is.

Ek'=4I

Iω=4Iω'

Keerthi Murthi

Ek is Keerthi K Murthy, ek het nagraadse studie in Fisika voltooi, met die spesialisasie in die veld van vastestoffisika. Ek beskou fisika nog altyd as 'n fundamentele vak wat aan ons daaglikse lewe gekoppel is. As 'n wetenskapstudent geniet ek dit om nuwe dinge in fisika te verken. As skrywer is my doel om die lesers op die vereenvoudigde wyse deur my artikels te bereik. Bereik my – keerthikmurthy24@gmail.com

Onlangse plasings