Pyörimismäärä

Wikipedia

Loikkaa: valikkoon, hakuun
Pyörimismäärän L suunta määritellään olevan kohtisuora sekä nopeus- että suuntavektoriin nähden.

Pyörimismäärä eli kiertoliikemäärä eli liikemäärämomentti eli impulssimomentti (tunnus L) on pyörimisliikettä kuvaava suure. Pyörimismäärä on analoginen suoraviivaisen liikkeen liikemäärälle. [1] Pyöriminen, toisin kuin suoraviivainen liike, on kaksiulotteista (tasossa tapahtuvaa) liikettä. Periaatteessa sitä voi kuvata suureella, joka kertoo tason (suunnan kohtisuoraan tasoa vastaan) ja liikemäärän (numeerinen suure), siis vektorilla. Näin myös yleensä tehdään.

[muokkaa] Määritelmä ja yksikkö

Hiukkasen pyörimismäärä jonkin pisteen suhteen on määritelty seuraavasti:

\mathbf{L}=\mathbf{r}\times\mathbf{p},

missä

\mathbf{L} on hiukkasen pyörimismäärä,
\mathbf{r} on hiukkasen paikka esitettynä siirtymävektorina lähtöpisteestä,
\mathbf{p} on hiukkasen liikemäärä ja
\times\, on vektoritulo eli ristitulo.

Kappaleen pyörimismäärä voidaan määritellä myös seuraavasti:

\mathbf{L}= J \mathbf{\omega} ,

missä

\mathbf{J} on kappaleen hitausmomentti
\mathbf{\omega} on kappaleen kulmanopeus.

Pyörimismäärän muutos ajan muutoksen suhteen on sama kuin hiukkaseen vaikuttava vääntömomentti \mathbf{M}:

\frac{d\mathbf{L}}{dt}=\mathbf{r}\times \mathbf{F}=\mathbf{M},

missä

\mathbf{F} on hiukkaseen kohdistuva kokonaisvoima.

Eli jos hiukkaseen ei vaikuta voimia (vääntömomentti nolla), niin pyörimismäärä ei muutu ajan suhteen, jolloin pyörimismäärä pysyy vakiona. Tällöin hiukkasen/kappaleen lähestyessä pyörimisakseliaan (r pienenee) kulmanopeus suurenee (myös p suurenee). Esimerkiksi kun pyörivässä karusellissa oleva henkilö menee lähemmäksi kohti pyörimisakselia, karusellin pyörimisnopeus suurenee, vaikka karuselliin ei kohdisteta voimia sen pyörittämiseksi.

Pyörimismäärän SI-yksikkö on joule kerrottuna sekunnilla; symbolina J·s (tai N·m·s).

Ristitulosta johtuen L on pseudovektori eli aksiaalivektori, joka on kohtisuorassa sekä radiaalisen vektorin r että liikemäärävektorin p suhteen.


[muokkaa] Katso myös

[muokkaa] Lähteet

  1. Young & Freedman: ”10.5”, University Physics with Modern Physics, 11. painos. Pearson, 2004. ISBN 0-321-20469-7. (englanniksi)


Tämä fysiikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.
Henkilökohtaiset työkalut