Əgər siz mühəndislik tələbəsisinizsə və ya mühəndissinizsə, yəqin ki, bir şeyin fırlanmasının nə demək olduğunu bilirsiniz.
Bəs şeylərin bir ox ətrafında necə hərəkət etdiyini heç düşünmüsünüzmü? Bu görünməz xətt fırlanma oxu adlanır.
Bu, dişlilər və turbinlər kimi şeylərin necə hərəkət etdiyini anlamağa kömək edən mühəndislikdə əsas ideyadır.
Fırlanma oxunun nə demək olduğunu başa düşməklə, əşyaların fırlananda necə hərəkət etdiyini öyrənə və hər gün istifadə etdiyim maşınların nə qədər mürəkkəb olduğunu daha yaxşı başa düşə bilərsiniz.
Bu yazıda fırlanma oxunun əsasları və onun mühəndislikdə nə qədər vacib olması haqqında danışacağam.
Bu, fırlanma hərəkətini tamamilə yeni şəkildə başa düşməyə kömək edəcək.
Fırlanma oxuna giriş
Formal tərif:
Düz xətt fırlanan, sərt bir cismin sabit qalan nöqtələrindən keçir, bədənin digər nöqtələri isə ox ətrafında dairələrdə hərəkət edir.
Mühəndislik, fizika və mexanikada əsas fikir fırlanma oxudur.
Bu, üçölçülü cisimdən keçən və ətrafında cismin dönə və ya fırlana biləcəyi düzəldilmiş düz xəttdir.
Başqa sözlə, sərt bir cismin ətrafında fırlandığı xəttdir.
İnertial istinad sistemi göstərir ki, fırlanma oxu sabit ola bilər və hərəkət etmir və istiqaməti dəyişmir.
Bədənin hər bir hissəsi fırlanma oxu adlanan tək bir xətt ətrafında dairəvi hərəkət etdikdə, buna saf fırlanma hərəkəti deyilir.
Sabit ox fərziyyəsi deyir ki, oxu öz mövqeyini dəyişə bilməz, buna görə də yırğalanma və ya presessiya kimi şeyləri izah edə bilməz.
Daxili fırlanma oxu
3D məkanındakı obyektlərin içərisində birdən çox fırlanma oxu ola bilər.
Amma bir cismin bu oxun ikisini eyni anda fırlanması mümkün deyil.
Əgər cismin yeni fırlanma oxu ilkin oxuna perpendikulyardırsa, o, eyni zamanda hər iki oxda əks istiqamətdə fırlana bilməz.
O, ikisinin tarazlandığı nöqtəni tapacaq və bu xətt boyunca üçüncü fırlanma oxunu edəcək.
İnsan Anatomiyasında fırlanma oxu
Anatomiyada fırlanma oxu, oynağın döndüyü və ya döndüyü nöqtədən keçən düzəldilmiş bir xəttdir.
Məsələn, qolu əymək və düzəltmək üçün fırlanma oxu dirsək birləşməsindən keçir.
İnsan anatomiyasında üç ox var.
- Ön arxa ox (Sagittal ox) bədənin öndən arxaya və yuxarıdan aşağıya doğru gedir.
- Uzununa ox (şaquli ox): bədəndən yuxarıdan aşağıya və öndən arxaya keçir.
- Mediolateral ox (eninə ox): bədənin soldan sağa və arxadan önə doğru gedir.
Sərt cismin oriyentasiyası
Sərt bir cismin oriyentasiya yolu onun öz oxlarının yönəldilməsi yolu ilə müəyyən edilir.
Bu oriyentasiya yuvarlanma məhdudiyyəti və ani fırlanma oxu ilə müəyyən edilir.
Amma bu fikrin fırlanma oxu ilə çox əlaqəsi yoxdur.
İpucu: Əgər ehtiyacınız varsa, başlıq düyməsini yandırın. İngilis dili ilə tanış deyilsinizsə, parametrlər düyməsində "avtomatik tərcümə" seçin. Sevimli diliniz tərcümə üçün əlçatan olmadan əvvəl videonun dilini klikləməlisiniz.
Fırlanma və Hərəkət oxu
Fırlanma hərəkəti, sərt bir cismin hərəkət etməyən bir ox ətrafında hərəkət etməsidir.
Fırlanma hərəkəti Yerin öz oxu ətrafında fırlanmasında və təkərlərin, dişli çarxların və mühərriklərin hərəkətində görünə bilər.
Mühəndislər fırlanan şeyləri düzəldərkən fırlanma ətaləti haqqında düşünməlidirlər, çünki bu, mühərriklərin necə yaxşı işləməsinə və pervanelərin necə düzəldilməsinə təsir göstərir.
Fırlanma kinematikasının dəyişənləri və tənlikləri fırlanma momenti və qol qolları ilə bağlı real dünya problemlərini həll etmək üçün istifadə olunur.
Beş fırlanma kinematik tənliyindən istifadə edərək fırlanma hərəkətinə dair nümunələri həll edə bilərsiniz.
Həmçinin, fırlanma dinamikası obyektin hərəkətinə və onu hərəkətə gətirən qüvvələrə baxır.
Sabit oxun fırlanmasının kinematikası və dinamikası
Sabit bir ox ətrafında fırlanmanı riyazi olaraq anlamaq sərt bir cismin sərbəst fırlanmasından daha asandır, çünki ox öz mövqeyini dəyişə bilməz və yırğalanma və ya presessiya kimi şeyləri izah edə bilməz.
Sabit ox ətrafında fırlanan sərt cismin kinematikası və dinamikası tək sabit istiqamətdə hərəkət edən sərt cismin kinematikası ilə tam eynidir.
İstənilən istiqamətdə sərbəst dönə bilən sərt cisim üçün bu doğru deyil.
Cismin kinetik enerjisi və onun hissələrinə təsir edən qüvvələrin ifadələrini də cisim sərbəst əvəzinə sabit ox ətrafında fırlandıqda yazmaq daha asandır.
Fırlanma ətaləti və fırlanma sürətinin dəyişməsi
Bir cisim fırlanma oxundan uzaqlaşdıqda, sistemin fırlanma sürətini dəyişdirmək getdikcə çətinləşir.
Bunun səbəbi, kütlə oxdan uzaqlaşdıqca fırlanma ətalətinin artmasıdır.
Fırlanma ətalətinə həm kütlə, həm də kütlənin mərkəzindən oxa qədər olan məsafə təsir edir.
Bir şey mərkəzdən çəkildikdə və ya itələdikdə, onun fırlanma sürətini dəyişmək daha çətindir.
Bu məntiqlidir, çünki kimsə bir ucunu çəkərək nəyisə fırlamağa çalışırsa, əsasən bir tərəfi digər tərəfdən daha sürətli hərəkət etdirməyə çalışır.
Əgər bir tərəf daha çox çəkiyə malikdirsə və ya şəxsin çəkdiyi yerdən daha uzaqdadırsa, o tərəfin qalanları ilə eyni sürətlə hərəkət etməsi üçün daha çox güc tələb olunacaq.
Fırlanan obyektlərin sabitliyi
Bir şeyin fırlanan zaman sabit olub-olmaması onun ətrafında fırlanan əsas oxlardan asılıdır.
Əgər kənardan heç bir fırlanma momentləri yoxdursa, bir ox ətrafında fırlanan cisim əsas oxlarının bəziləri ətrafında yırğalanacaq, digərləri isə yox.
Bu baltaların əksinə gedən hər hansı bir hərəkət sürətlə böyüyə bilər və daha mürəkkəb hərəkətlərə səbəb ola bilər.
Məsələn, fırlanan top yırğalanır, lakin ağırlıq mərkəzi fırlanma oxuna uyğun olduqda hərəkəti dayanır.
Fırlanan sistemlərin layihələndirilməsi zamanı obyektin və onun əsas oxlarının yaxşı və təhlükəsiz işləməsini təmin etmək üçün onun dayanıqlığı nəzərə alınmalıdır.
Ətalət anı və fırlanma oxu
Ətalət anı, sabit bir ox ətrafında bucaq sürətinin dəyişməsinə müqavimət olan fırlanma ətalətini ölçmək üçün bir üsuldur.
Nə qədər kütlənin fırlanma oxuna yaxın olduğunu və nə qədər kütlənin daha uzaq olduğunu göstərir.
Ətalət anına oxa yaxın olan kütlələr daha az, daha çox uzaqda olan kütlələr təsir edir.
Fırlanma kinetik enerjisi üçün tənliyin inteqral formasından ətalət anını tapmaq üçün istifadə edilə bilər.
Bunun səbəbi, ətalət anı və bucaq sürətinin kvadratı ilə birbaşa əlaqəli olmasıdır.
Ətalət Momentlərinin Hesablanması
Fırlanma kinetik enerjisi üçün tənliyin inteqral formasından ətalət anını tapmaq üçün istifadə edilə bilər.
Bu tənliklə siz silindrlər və kürələr kimi nizamlı formalı sərt cisimlərin ətalət momentini müəyyən edə bilərsiniz.
Müxtəlif formalı cisimlərin ətalət momentini tapmaq üçün eksperimentlərdən istifadə etmək olar.
Ətalət momentinin fiziki mənası ondan ibarətdir ki, o, cismin ox ətrafında fırlanma tərzini dəyişdirməyin nə qədər çətin olduğunu göstərir.
Öz oxundan daha çox kütləsi olan cisimlər daha yüksək ətalət momentinə malik olacaq və öz oxundan daha uzaq olan kütləsi az olan cisimlərə nisbətən daha çətin döndəriləcək.
Ətalət momentinin tətbiqləri
Mühəndislik və fizikada ətalət anı çox vacib bir anlayışdır.
O, məsələn, mühərriklərin, turbinlərin və hərəkət edən hissələri olan digər maşın və alətlərin dizaynında istifadə olunur.
Mühəndislər, həmçinin bir ox ətrafında fırlanan əşyaların nə qədər sabit olduğunu anlamaq üçün ətalət momentindən istifadə edirlər.
Həmçinin, cismin müəyyən bir şəkildə hərəkət etməsi üçün nə qədər fırlanma momentinin lazım olduğunu anlamaq üçün ətalət momentindən istifadə edilir.
Dönmə momenti və bucaq momenti
Tork, bir şeyi ox ətrafında döndərə bilən qüvvəni ölçmək üçün bir yoldur.
Bir cismin bucaq sürətlənməsi nə qədər çətindirsə, onun fırlanma ətaləti bir o qədər böyükdür.
Bu, sistemin kütləsinin necə paylanmasından asılı olan fırlanan sistemin xüsusiyyətidir.
Fırlanma tarazlığı
Fırlanan bir sistem üçün fırlanma tarazlığı ideyası Nyutonun birinci qanunu ilə eynidir.
Əgər bir şey fırlanmırsa, kənar qüvvə onu dəyişdirməyincə o, belə qalacaq.
Eyni şəkildə, sabit bucaq sürəti ilə fırlanan bir cismə kənar bir qüvvə təsir etmədikcə fırlanmağa davam edəcək.
Ətalət anı
Ətalət anı (I) bütün elementlərin kütlələrinin fırlanma oxundan olan məsafələrinin cəminə dörd dəfə bərabərdir.
Bir şeyin necə fırlandığını dəyişdirməyin nə qədər asan və ya çətin olduğunu anlamaq üçün əsas parametrdir.
Xarici qüvvələrin sistemə verdiyi ümumi fırlanma anı onun bucaq sürətinin I çarpımına bərabərdir.
Bədənə təsir edən fırlanma momentləri balanslaşdırılmazsa, yəni ümumi fırlanma anı sıfır deyilsə, bədən daha sürətli fırlanacaq.
Nyutonun fırlanmalarla bağlı ikinci qanunu bunun necə işlədiyini izah edir.
Bucaq momentumunun saxlanması
Kənardan heç bir fırlanma momenti olmadıqda, sistemin ümumi bucaq momentumu eyni qalır.
Bu o deməkdir ki, əgər sabit inertial istinad sistemində bir nöqtə ətrafında xalis xarici fırlanma momenti yoxdursa, o zaman kosmosda həmin nöqtənin ətrafındakı hissəciklər sisteminin bucaq momenti eyni qalacaq.
Xətti impuls və qüvvənin fırlanma versiyaları tork və bucaq momentidir.
İstifadə halları
| İstifadə olunur: | Təsvir: |
|---|---|
| Robototexnika | Fırlanma oxu robot oynaqlarının və qollarının necə hərəkət etdiyini idarə etmək üçün istifadə olunur. Mühəndislər fırlanma oxunu idarə edərək robotları mürəkkəb tapşırıqları dəqiq və dəqiq yerinə yetirmək üçün proqramlaşdıra bilərlər. Məsələn, fırlanma oxu konveyerdə avtomobil hissələrini qaynaq edərkən robot qolunun necə hərəkət etdiyini idarə etmək üçün istifadə olunur. |
| Turbomaşınlar | Turbinlər, kompressorlar və digər turbomaşınlar hərəkət edən və olmayan hissələr arasında enerji ötürmək üçün fırlanma oxundan istifadə edir. Mühəndislər maşının mümkün qədər yaxşı və səmərəli işləməsini təmin etmək üçün fırlanma oxunun formasını və yerini diqqətlə planlaşdırmalıdırlar. |
| Təyyarə | Fırlanma oxu onların necə qurulduğunun və nə qədər sabit olduqlarının əsas hissəsidir. Təyyarənin dayanıqlı və idarə olunması asan olması üçün onun ağırlıq mərkəzi fırlanma oxuna uyğun olmalıdır. Mühəndislər ətalət anlarını müəyyən etmək və təyyarənin idarəetmə sistemlərini layihələndirmək üçün fırlanma oxundan istifadə edirlər. |
| Mülki mühəndislik | Körpülər, binalar və bəndlər kimi strukturlar fırlanma oxu nəzərə alınmaqla hazırlanır. Mühəndislər strukturun dayanıqlı və möhkəm olmasına əmin olmaq üçün fırlanma oxunun yükdaşıyan hissələrə uyğun olduğundan əmin olmalıdırlar. |
| Elektrikin öyrənilməsi | Mühərriklər və generatorlar fırlanma oxu nəzərə alınmaqla hazırlanır. Elektrik mühərrikində və ya generatorda rotor elektrik cərəyanı yaratmaq üçün fırlanma oxu ətrafında fırlanır. Mühəndislər fırlanma oxunu elə tərtib etməlidirlər ki, mümkün qədər az sürtünmə olsun və ən çox iş görülsün. |
Nəticə
Nəticə olaraq, fırlanma oxu, fırlanan zaman əşyaların necə hərəkət etdiyi barədə bizə çox şey deyə bilən çox mühüm mühəndislik anlayışıdır.
Fırlanma oxunu bilməklə siz maşınları daha dəqiq və dəqiqliklə təhlil edə və dizayn edə, daha yaxşı işləyən və daha səmərəli dizaynlara səbəb ola bilərsiniz.
Amma fırlanma oxu faydalı olmaqla yanaşı həm də təbiətin nə qədər gözəl və mürəkkəb olduğunu xatırladır.
Fırlanma oxu zirvənin zərif fırlanmasından tutmuş turbinin güclü hərəkətinə qədər bütün fırlanma hərəkətinin mərkəzindədir.
O, bizi ətrafımızdakı dünya ilə hətta fərqində olmadığımız yollarla əlaqələndirir.
Beləliklə, növbəti dəfə nəyinsə fırlandığını görəndə onun ətrafında fırlanan görünməz ox haqqında düşünün və dünyamızı formalaşdıran qüvvələrin nə qədər heyrətamiz və mürəkkəb olduğunu düşünün.
Paylaşın...
