مفهوم

محور دوران

الخط الوهمي الذي يمر عبر جسم دوّار ويدور حوله.
4 مقالات ذات صلة

الوصف

محور الدوران هو الخط الوهمي الذي يمر عبر جسم دوّار ويدور حوله الجسم. بالنسبة لجسم صلب، يتحرك كل نقطة على الجسم في دائرة حول هذا المحور. يمكن أن يمر المحور عبر مركز كتلة الجسم (مثل محور الأرض) أو يقع خارجه (مثل محور قمة دوّارة). فهم محور الدوران ضروري لوصف الحركة الدورانية، والزخم الزاوي، وسلوك الجيروسكوبات.

التاريخ

كان مفهوم محور الدوران ضمنيًا منذ العصور القديمة، لكنه صيغ رسميًا بواسطة إسحاق نيوتن وليونارد أويلر في القرنين السابع عشر والثامن عشر. نصّت نظرية أويلر للدوران (1775) على أن أي دوران يمكن وصفه بمحور واحد.

كيف يعمل

يُعرَّف محور الدوران باتجاه متجه السرعة الزاوية. بالنسبة لجسم دوّار، يكون المحور هو الخط الذي يشير على طوله الزخم الزاوي. في غياب العزوم الخارجية، يبقى المحور ثابتًا في الفضاء (حفظ الزخم الزاوي). بالنسبة للأجسام ذات التوزيع غير المنتظم للكتلة، قد يسبق المحور أو يتمايل.

في التطبيق

يُستخدم في الملاحة (الجيروسكوبات)، والروبوتات (التحكم في المفاصل)، وعلم الفلك (دوران الكواكب)، والهندسة (موازنة الآلات الدوّارة).

حقيقة طريفة

محور دوران الأرض مائل بزاوية حوالي 23.5 درجة، مما يسبب الفصول، ويتمايل ببطء على مدى دورة تبلغ 26,000 سنة تسمى البدارية.

Concept graph →

مقالات ذات صلة · 4

رقصة الغبار والضوء حول نجم فتي
على بُعد 460 سنة ضوئية منا، يدور حول النجم HD 135344B قرص كثيف من الغاز والغبار. إنه يشبه أسطوانة جرامافون عملاقة كسرها أحدهم: فالقرص تشقه فجوة، وعبرها يمتد خيط غباري كجسر رفيع. وبجوار هذا الخيط، في الضوء المبعثر، يظهر التفاف — انحناء في الذراع الحلزوني، وكأنه حُبس للحظة ثم أُطلق.
خيوط تختار شكلها بنفسها
يَلتوي ذراع الأخطبوط ويمسك ويمتد — وكل ذلك دون عظمة واحدة. السر أن داخله تتناوب مناطق تنقبض ومناطق تبقى سلبية. حاول العلماء منذ زمن طويل تكرار هذه الحيلة في مواد اصطناعية، لكنهم لم يتمكنوا حتى الآن من تحديد بدقة كيف ستغير المادة شكلها. الآن اقترح الباحثون طباعة خيوط مرنة على طابعة ثلاثية الأبعاد من مادتين في آن واحد.
قمة دوّارة لا تريد التوقف
القمة الدوّارة العادية، عندما تُلف على طاولة، تتباطأ بسلاسة: الاحتكاك بالهواء والسطح يستهلك الطاقة تدريجيًا. لكن إذا كانت القمة تطفو في مجال مغناطيسي ولا تلامس شيئًا تقريبًا، فقد يتصرف دورانها بشكل متقلب بشكل مدهش.
دوامات على حافة السماء: كيف نقيس شحنة الدوران الفائق
على حافة الزمكان، حيث تنتهي جميع أشعة الضوء، تعيش تماثلات يتناقش حولها الفيزيائيون منذ نصف قرن. تُسمى بالدوران الفائق (superrotations) - وهي تحويلات للكرة السماوية تتباعد عند نقاط معينة، مثل الدوامات في الهيليوم فائق الميوعة. لفترة طويلة، بدا أنه لا يمكن قياس شحنة هذه الدوامات: التكاملات التي يجب أن تعطي كميات محفوظة تتباعد إلى ما لا نهاية.