فيزياء الزخم الزاوي

الزخم الزاوي، خاصية تميز الجمود الدوراني لكائن أو نظام من الأجسام المتحركة حول محور قد يمر أو لا يمر عبر الجسم أو النظام. تمتلك الأرض زخمًا مداريًا بسبب ثورتها السنوية حول الشمس والزخم الزاوي الدوراني بسبب دورانها اليومي حول محورها. الزخم الزاوي هو كمية متجهة ، تتطلب تحديد كل من الحجم والاتجاه لوصفها الكامل. حجم الزخم الزاوي لجسم مداري يساوي الزخم الخطي (ناتج كتلته m وسرعته الخطية v) مضروبًا في المسافة العمودية r من مركز الدوران إلى خط مرسوم في اتجاه حركته اللحظية ويمر من خلال مركز ثقل الجسم ، أو ببساطة mvr. بالنسبة لجسم الغزل ، من ناحية أخرى ، يجب اعتبار الزخم الزاوي بمثابة مجموع كمية mvr لجميع الجسيمات المكونة للجسم. يمكن صياغة الزخم الزاوي بشكل متكافئ كمنتج I ، لحظة القصور الذاتي ، و ω ، السرعة الزاوية ، لجسم أو نظام دوار ، أو ببساطة Iω. اتجاه متجه الزخم الزاوي هو اتجاه محور دوران الجسم المعين ويتم تحديده على أنه إيجابي في الاتجاه الذي يتقدم فيه المسمار الأيمن إذا تحول بشكل مشابه. وحدات MKS أو SI المناسبة للزخم الزاوي هي كيلو متر مربع في الثانية (kg-m² / ثانية).

الميكانيكا: الزخم الزاوي وعزم الدوران

جسيم الكتلة m والسرعة v له زخم خطي p = mv. الجسيم

بالنسبة لجسم معين أو نظام معزول عن القوى الخارجية ، يكون الزخم الزاوي الكلي ثابتًا ، وهي حقيقة تعرف باسم قانون الحفاظ على الزخم الزاوي. على سبيل المثال ، يستمر جسم الغزل الصلب في الدوران بمعدل ثابت وبتوجيه ثابت ما لم يتأثر بتطبيق عزم دوران خارجي. (معدل تغيير الزخم الزاوي ، في الواقع ، يساوي عزم الدوران المطبق). متزلج الشكل يدور بشكل أسرع ، أو لديه سرعة زاوية أكبر when ، عندما يتم سحب الذراعين إلى الداخل ، لأن هذا الإجراء يقلل من لحظة القصور الذاتي بينما يظل المنتج Iω ، الزخم الزاوي للمتزلج ، ثابتًا. بسبب الحفاظ على الاتجاه وكذلك الحجم ، تظل البوصلة الدورانية الدوارة في الطائرة ثابتة في اتجاهها ، بغض النظر عن حركة الطائرة.

لتمديد مفهوم الزخم الزاوي المداري واللفي إلى الخصائص المماثلة للجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات ، انظر الدوران. انظر أيضا الزخم.