FISIKA

Errotazioko energia zinetikoa. Ziba

Errotazioko mugimenduak naturaren fenomeno ugaritan gertatzen dira. Ardatz baten inguruko biraketaren adibide arruntak hauek izan daitezke: penduluak, balantzak, zibak, edo maila kosmikoan zeruko gorputz ezagun guztiak (Lurra, planetak eta sateliteak, Eguzkia eta izarrak, eta galaxiak ere bai). Ardatz horrek, azkenean, sistemen simetriak erabakitzen ditu.

Ardatz finkoa duen solido baten energia

Ardatz finko batekiko errotazio-mugimendua duen solido bat hartzen bada, bere errotazioko energia zinetikoa honela adierazten da:

Halaber, errotazioan dagoen solidoak, adierazpen honek erabakitzen duen energia potentziala dauka:

Modu honetan, solidoaren energia mekaniko osoaren aldaketa, denborari dagokionez, biderkadura eskalarraren bidez idatz daiteke: aplikatutako momentu osoak bider abiadura angeluarra:

Pendulu fisikoa

Isolatuta dauden sistema fisikoetan, sistema osoaren energia mekaniko osoa mantendu egiten dela suposatzen da, beraz:

Hortik, beste hau ateratzen da:

Pendulu fisikoa, egoera honen kasu bitxia da, penduluko erlojuetan mekanismoa erregulatzeaz arduratzen den masa oszilatzailea. Pendulu fisikoa, ardatz horizontal baten inguruan biraketa egiten duen solidoa da. Ardatz horrekiko, ez dauka inolako simetriarik.

Penduluaren energia mekaniko osoa, bertikaletik une jakin batean banantzen duen angelua izanik, honela erabakiko litzateke:

Banantze-angelu txikientzat, hau garatu daiteke: cos » 1 - 2/2, beraz, sortzen den ekuazioa, oszilatzaile harmonikoarena bezalakoa izango litzateke, bere masa I eta errekuperazio konstantea m g rCM izango zuena. Ondorioz, penduluaren oszilazio-periodoa, ondorengo adierazpenak emango luke:

Ziba

Ziba, errotazioan dauden solidoen beste adibide klasikoa da. Hau, puntu finko bat lurrean duen erreboluzio-solidoa da. Lehenengo interpretazio batean, zibaren momentu angeluarraren aldaketa puntu finko horrekiko izango litzateke:

Baina, zibaren biraketa erreala ez da hain sinplea, hiru mugimendu desberdinez osatua baitago:

  • Zibaren errotazioa, kontaktu-puntu finko batetik pasatzen den ardatz baten inguruan.
  • Prezesio-mugimendu bat ardatz bertikal baten inguruan, errotazio ardatza denboran zehar aldarazten duena.
  • Ardatz honen zabua, nutazioa deitzen dena, eta bere inklinazioa aldatzen duena.

Hiru mugimendu hauen konbinazioa fisikarentzat oso garrantzitsua da, naturaren errotazio mugimendu gehienetan ematen baita (adibidez, Lurra eta beste planetetan).

Ziba baten mugimendu orokorra, errotazioa, prezesioa eta nutazioaren konbinazioan sortzen dena.

Momentu angeluarraren kontserbazioa

Sistema isolatuen azterketan, beren jokaera zuzentzen duten lege fisikoak zehazten laguntzen duten kontserbazioaren printzipio ezberdinak aplikatzen dira. Errotazio-mugimenduan bereziki garrantzitsua da momentu angeluarraren kontserbazio-printzipioa deitzen dena. Honen arabera, sistema baten gainean aplikatzen diren kanpoko indar guztien momentua nulua baldin bada, sistemaren momentu angeluar osoa mantendu egiten da. Honela, hau ateratzen da:

Beraz, inertzia-momentua gehitzen denean, biraketa-abiadura angeluarra gutxitu egiten da, eta alderantziz.