در فیزیک ، تکانه زاویه ای (گاهی اوقات به آن ممان تکانه یا تکانه دورانی می گویند ) آنالوگ چرخشی تکانه خطی است . این یک کمیت فیزیکی مهم است زیرا یک کمیت حفظ شده است - تکانه زاویه ای کل یک سیستم بسته ثابت می ماند. تکانه زاویه ای هم جهت و هم قدر دارد و هر دو حفظ می شوند. دوچرخه و موتور سیکلت ، دیسک پرنده ، [1] گلوله تفنگ دار ، و ژیروسکوپ خواص مفید خود را مدیون حفظ تکانه زاویه ای هستند. حفظ تکانه زاویهای نیز به همین دلیل است که طوفانها [2] مارپیچها را تشکیل میدهند و ستارههای نوترونی سرعت چرخش بالایی دارند. به طور کلی، حفاظت حرکت احتمالی یک سیستم را محدود می کند، اما به طور منحصر به فرد آن را تعیین نمی کند.
تکانه زاویه ای سه بعدی برای یک ذره نقطه ای به طور کلاسیک به صورت شبه بردار r × p ، حاصل ضرب خلرجی بردار موقعیت ذره r (نسبت به برخی مبدا) و بردار تکانه آن نمایش داده می شود . دومی p = m v در مکانیک نیوتنی است . بر خلاف تکانه خطی، تکانه زاویه ای بستگی به محل انتخاب این مبدا دارد، زیرا موقعیت ذره از آن اندازه گیری می شود.
تکانه زاویه ای یک کمیت گسترده است . یعنی، کل تکانه زاویه ای هر سیستم مرکب، مجموع گشتاور زاویه ای اجزای تشکیل دهنده آن است. برای یک جسم صلب پیوسته یا یک سیال ، تکانه زاویه ای کل انتگرال حجمی چگالی تکانه زاویه ای (تکانه زاویه ای در واحد حجم در حدی است که حجم به صفر کاهش می یابد) در کل است.
مشابه بقای تکانه خطی، که در صورت عدم وجود نیروی خارجی، آن را حفظ میکند، در صورت عدم وجود گشتاور خارجی، تکانه زاویهای حفظ میشود . گشتاور را می توان به عنوان نرخ تغییر تکانه زاویه ای، مشابه نیرو تعریف کرد . گشتاور خالص خارجی در هر سیستم همیشه برابر با کل گشتاور سیستم است. به عبارت دیگر، مجموع تمام گشتاورهای داخلی هر سیستمی همیشه 0 است (این آنالوگ چرخشی قانون سوم حرکت نیوتن است ). بنابراین، برای یک سیستم بسته (که در آن گشتاور خالص خارجی وجود ندارد)، کل گشتاور روی سیستم باید 0 باشد، به این معنی که تکانه زاویه ای کل سیستم ثابت است. تغییر در تکانه زاویه ای برای یک برهمکنش خاص، ضربه زاویه ای نامیده می شود ، گاهی اوقات چرخش . [3] ضربه زاویه ای آنالوگ زاویه ای ضربه (خطی) است .
مثالها [ ویرایش ]
مورد بی اهمیت تکانه زاویه اییک جسم در مدار توسط
جایی که جرم جسم در حال گردش است ،
فرکانس مدار است و
شعاع مدار است.
تکانه زاویه اییک کره صلب یکنواخت که به جای آن حول محور خود می چرخد، با داده می شود
جایی که جرم کره است،
فرکانس چرخش و
شعاع کره است.
بنابراین، برای مثال، تکانه زاویه ای مداری زمین نسبت به خورشید حدود
2.66 × 10^ 40 kg⋅m ^2 ⋅s −1
است ، در حالی که تکانه زاویه ای چرخشی آن حدود
7.05 × 10 33 kg⋅m ^2 ⋅s −1
است.
در مورد یک کره صلب یکنواخت که حول محور خود می چرخد، اگر به جای جرم آن، چگالی آن مشخص باشد، تکانه زاویه ایاز رابطه زیر بدست می آید
جایی کهچگالی کره است ،
فرکانس چرخش و
شعاع کره است.
در ساده ترین حالت یک دیسک در حال چرخش، تکانه زاویه ای استتوسط [4] ارائه شده است
جایی کهجرم دیسک است،
فرکانس چرخش و
شعاع دیسک است.
اگر در عوض دیسک حول قطر خود بچرخد (مثلاً پرتاب سکه)، تکانه زاویه ای آنتوسط [4] ارائه شده است
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.