Molekyylien pyöriminen kokonaisuutena. Erityyppiset molekyylipäät. Rotaatiospektrit Tähän ryhmään kuuluu kaksi alaryhmää

1. Energiakerros
Akhilleuksen zetan uudesta energiakerroksesta on tullut halkaisijaltaan suurempi kuin edellinen versio. Reunoilla on viikatteen muotoisia metallisia teriä. Ne lisäävät merkittävästi painoa, ja reunapaikka lisää beyn pyörimisen keskipakovoimaa.
Vasemmalla ja oikealla ovat jo tutut pienet siniset siivet, jotka avautuvat taistelun aikana, kuten Voltraek B5, ja toimivat murtumisen estäjänä. Mutta on syytä harkita, että tämä lohko vain lisää murtumiskestävyyttä, eikä poista sitä kokonaan.
On toinen pari sinisiä siipiä, jotka sijaitsevat symmetrisesti ylä- ja alapuolella. Toisaalta ne lisäävät hieman kestävyyttä pyörimisen aikana. Toisaalta ne tasoittavat ääriviivaa niin, että hyökkäävien vastustajien on vaikeampi tarttua kiinni ja "räjäyttää katto pois" Super Z Achilles A5:stä. Lisäksi kaikki sisäänvedettävät elementit vaimentavat iskuja, mikä vähentää takaiskua törmäysten aikana. Tämän ansiosta beyblade on vaikeampi pudottaa ulos areenalta;

2. Virtalevy
Uusi levy on todella uusi. Se on merkitty numerolla 00 (kaksoisnolla). Aikaisemmin nollalevy oli kaikista painavin, mutta nyt sille on kilpailija painon suhteen. Jos yllätät uudella beybladella, yllätä kaikessa, Takara Tomy päätti;

3. Kuljettaja (vinkki)
Päivitetty ohjain on nimeltään Dimension (Dm). Pohjimmiltaan tämä on muokattu Xtend-ohjain Achilles-ohjelman edellisestä versiosta. Siinä on myös kaksi perustilaa (hyökkäys ja puolustus) ja se muuttaa myös korkeutta. Sen ulkonäkö on kuitenkin muuttunut ja tilanvaihtomekanismi on muuttunut erilaiseksi. Sisällä on musta sauva, jossa pyöriminen tapahtuu. Vanhassa järjestelmässä oli päällä rengas, joka piti vetää taaksepäin ja kääntää haluttuun tilaan. Nyt on ilmestynyt kolmas elementti. Itse rengas on hammastettu pyörimisen helpottamiseksi, ja käännettäessä siitä tulee ulos pieni holkki, johon tanko on piilotettu;

4. Sarja sisältää myös vasen-oikea liipaisimen.

Todennäköisesti jokaisella meistä oli lapsuudessa pyörivä lelu. Kuinka mielenkiintoista olikaan seurata hänen pyörimistä! Ja halusin todella ymmärtää, miksi paikallaan oleva pyörä ei voi seistä pystysuorassa, mutta kun käynnistät sen, se alkaa pyöriä eikä putoa säilyttäen vakauden yhdellä tuella.

Vaikka pyörre on vain lelu, se on herättänyt fyysikkojen suurta huomiota. Pyörivä huippu on yksi runkotyypeistä, jota fysiikassa kutsutaan huipuksi. Leluna se on useimmiten muotoiltu kahdesta toisiinsa yhdistetystä puolikartiosta, joiden akseli kulkee keskellä. Mutta yläosa voi olla eri muotoinen. Esimerkiksi kellomekanismin vaihde on myös yläosa, kuten myös gyroskooppi - massiivinen tankoon asennettu levy. Yksinkertaisin yläosa koostuu levystä, jonka keskelle on asetettu akseli.

Mikään ei voi pakottaa yläosaa pysymään pystyssä sen ollessa paikallaan. Mutta kun irrotat sen, se seisoo tukevasti terävässä päässä. Ja mitä nopeampi sen pyörimisnopeus, sitä vakaampi sen sijainti.

Miksi kelkka ei putoa?

Klikkaa kuvaa

Newtonin löytämän hitauslain mukaan kaikilla liikkeessä olevilla kappaleilla on taipumus säilyttää liikkeen suunta ja nopeuden suuruus. Näin ollen myös pyörivä yläosa noudattaa tätä lakia. Hitausvoima estää yläosaa putoamasta ja yrittää säilyttää liikkeen alkuperäisen luonteen. Tietenkin painovoima yrittää kaataa yläosan, mutta mitä nopeammin se pyörii, sitä vaikeampaa on voittaa hitausvoima.

Topin painoarvo

Työnnetään yläosaa pyörivästi vastapäivään kuvan osoittamaan suuntaan. Käytetyn voiman vaikutuksesta se kallistuu vasemmalle. Piste A siirtyy alas ja piste B nousee. Molemmat pisteet vastustavat inertialain mukaan työntöä yrittäen palata alkuperäiseen asentoonsa. Tämän seurauksena syntyy precessiovoima, joka on suunnattu kohtisuoraan työntösuuntaan nähden. Yläosa kääntyy vasemmalle 90° kulmassa siihen kohdistuvan voiman suhteen. Jos kierto olisi myötäpäivään, se kääntyisi oikealle samassa kulmassa.

Jos yläosa ei pyöri, niin painovoiman vaikutuksesta se putoaisi välittömästi pinnalle, jolla se sijaitsee. Mutta pyöriessään se ei putoa, vaan, kuten muutkin pyörivät kappaleet, vastaanottaa kulmamomentin (kulmamomentti). Tämän momentin suuruus riippuu huipun massasta ja pyörimisnopeudesta. Syntyy pyörivä voima, joka pakottaa yläosan akselin säilyttämään kaltevuuskulman pystysuoraan nähden pyörimisen aikana.

Ajan myötä yläosan pyörimisnopeus laskee ja sen liike alkaa hidastua. Sen yläpiste poikkeaa vähitellen alkuperäisestä asennostaan ​​sivuille. Sen liike tapahtuu poikkeavassa spiraalissa. Tämä on huipun akselin precessio.

Precession vaikutus voidaan havaita myös, jos odottamatta sen pyörimisen hidastuvan yksinkertaisesti työnnät yläosaa, eli kohdistat siihen ulkoisen voiman. Kohdistetun voiman momentti muuttaa yläakselin kulmamomentin suuntaa.

On kokeellisesti vahvistettu, että pyörivän kappaleen liikemäärän muutosnopeus on suoraan verrannollinen kappaleeseen kohdistuvan voiman momentin suuruuteen.

Gyroskooppi

Klikkaa kuvaa

Jos yrität työntää kehää, se heiluu ja palaa pystyasentoon. Lisäksi, jos heität sen ylös, sen akseli säilyttää edelleen suuntansa. Tätä yläosan ominaisuutta käytetään tekniikassa.

Ennen kuin ihmiskunta keksi gyroskoopin, se käytti erilaisia ​​menetelmiä suuntautumiseen avaruudessa. Nämä olivat luotiviiva ja taso, joiden perustana oli painovoima. Myöhemmin he keksivät kompassin, joka käytti maan magnetismia, ja astrolabin, jonka toimintaperiaate perustui tähtien sijaintiin. Mutta vaikeissa olosuhteissa nämä laitteet eivät aina voineet toimia.

Saksalaisen tähtitieteilijän ja matemaatikko Johann Bonenbergerin 1800-luvun alussa keksimä gyroskooppi ei ollut riippuvainen huonosta säästä, tärinästä, noususta tai sähkömagneettisista häiriöistä. Tämä laite oli raskasmetallilevy, jonka akseli kulki keskustan läpi. Koko tämä rakennelma oli suljettu renkaaseen. Mutta sillä oli yksi merkittävä haittapuoli - sen työ hidastui nopeasti kitkavoimien vuoksi.

1800-luvun jälkipuoliskolla ehdotettiin sähkömoottorin käyttöä gyroskoopin toiminnan nopeuttamiseksi ja ylläpitämiseksi.

1900-luvulla gyroskooppi korvasi kompassin lentokoneissa, raketteissa ja sukellusveneissä.

Gyrokompassissa pyörivä pyörä (roottori) on asennettu kardaaniin, joka on yleinen niveltuki, jossa kiinteä runko voi pyöriä vapaasti samanaikaisesti useissa tasoissa. Lisäksi rungon pyörimisakselin suunta pysyy muuttumattomana riippumatta siitä, miten itse jousituksen sijainti muuttuu. Tämäntyyppinen jousitus on erittäin kätevä käyttää siellä, missä on liikettä. Loppujen lopuksi siihen kiinnitetty esine säilyttää pystysuoran asennon riippumatta siitä, mitä.

Gyroskoopin roottori säilyttää suuntansa avaruudessa. Mutta maapallo pyörii. Ja katsojalle näyttää siltä, ​​​​että 24 tunnissa roottorin akseli tekee täyden kierroksen. Gyrokompassissa roottoria pidetään vaakasuorassa asennossa painon avulla. Painovoima luo vääntömomentin ja roottorin akseli on aina suunnattu suoraan pohjoiseen.

Gyroskoopista on tullut olennainen osa lentokoneiden ja laivojen navigointijärjestelmiä.

Ilmailussa käytetään keinohorisontiksi kutsuttua laitetta. Tämä on gyroskooppinen laite, jolla kaltevuus- ja nousukulmat määritetään.

Yläosaan on luotu myös gyroskooppisia stabilisaattoreita. Nopeasti pyörivä kiekko estää pyörimisakselin muutokset ja "vaimentaa" laivojen kallistuksen. Tällaisia ​​stabilaattoreita käytetään myös helikoptereissa tasapainottamaan niiden tasapainoa pysty- ja vaakasuunnassa.

Ei vain yläosa voi säilyttää vakaan asennon suhteessa pyörimisakseliin. Jos rungon geometrinen muoto on oikea, se pystyy säilyttämään vakauden myös pyöriessään.

Huippujen "sukulaiset".

Yläosassa on "sukulaisia". Tämä on polkupyörä ja kivääriluoti. Ensi silmäyksellä ne ovat täysin erilaisia. Mikä heitä yhdistää?

Polkupyörän jokaista pyörää voidaan pitää yläosana. Jos pyörät eivät liiku, pyörä putoaa kyljelleen. Ja jos he pyörivät, hän säilyttää myös tasapainon.

Ja kivääristä ammuttu luoti myös pyörii lennon aikana, aivan kuten toppi. Se käyttäytyy tällä tavalla, koska kiväärin piipussa on ruuvikiila. Kun luoti syöksyy niiden läpi, se saa pyörivän liikkeen. Ja ilmassa se säilyttää saman asennon kuin piipussa, terävä pää eteenpäin. Tykkikuoret pyörivät samalla tavalla. Toisin kuin vanhoissa tykinkuulat ampuneissa tykissä, tällaisten ammusten lentoetäisyys ja tarkkuus on suurempi.

Kaasufaasissa pitkän aallon IR- ja mikroaaltoalueilla sekä yhdistelmämenetelmällä. sironta (CR). T. soitti. puhtaasti rotaatiospektrit liittyvät kiertoon. siirtyy tasojen E" aika ja E" välillä kiinteissä elektroniikka- ja värähtelytiloissa. Niille on tunnusomaista taajuudet v = (E" aika - E"" aika)/h alueella 10 4 -10 6 MHz tai aaltoluvut = v / c, ts. yksiköistä satoihin cm -1 (h-, c - valonnopeus). Pyöritä siististi. Raman-spektrit havaitaan säteilytettäessä näkyvällä tai UV-säteilyllä taajuudella v 0; vastaavilla aaltolukueroilla, mitattuna Rayleigh-sirontaviivasta, on samat arvot kuin aaltoluvuilla puhtaassa kierrossa. IR- ja mikroaaltoalueiden spektrit. Kun vaihdat elektronisia ja värähtelyjä. tilat muuttuvat ja pyörivät jatkuvasti. tila, joka johtaa ns. elektronin pyörimisrakenne ja värähtelyt. spektrit UV-, IR- ja värähtely-rotaatioalueilla. Raman-spektrit.

Saat likimääräisen kuvauksen kiertämällä. liikettä, voimme omaksua mallin jäykästi yhdistetyistä pistemassoista, ts. , jonka mitat ovat mitättömät verrattuna . Messu voidaan jättää huomiotta. Klassikkona Mekaniikassa jäykän kappaleen pyörimiselle on tunnusomaista päähitausmomentit I A, I B, I C suhteessa kolmeen keskenään kohtisuoraan pääakseliin, jotka leikkaavat massakeskipisteessä. Jokainen hitausmomentti, jossa m i on pisteen massa, r i on sen etäisyys pyörimisakselista.

Liikkeen määrän G kokonaismomentti on suhteessa momentin projektioihin pääakseleilla suhteella:

Pyörimisenergia E aika, joka on kineettinen. energia (T wr) ilmaistaan ​​yleisessä tapauksessa kokonaisliikemomentin ja päähitausmomenttien projektiolla suhteella:

quanmmechin mukaan. ideoita, liikkeen määrän momentti voi ottaa vain tietyt diskreetit arvot. Kvantisointiehdot ovat muotoa:

missä G z on hetken projektio tietylle valitulle akselille z; J = 0, 1, 2, 3, ... - pyöritä. kvanttiluku; K on kvanttiluku, joka saa jokaisen J(2J + 1) -arvon: 0, ± 1, ±2, ±3, ... ±J.

E BP:n lausekkeet ovat erilaisia ​​neljälle perustekijälle. tyypit: 1) lineaariset, esim. O-C-O, H=CN, H-CC-H; erikoistapaus on esimerkiksi diatomi. N2, HC1; 2) pallomainen tyyppi. yläosa esimerkiksi. CC14, SF6; 3) esimerkiksi symmetrisen yläosan tyyppi. NH3, CH3C1, C6H6; 4) esimerkiksi epäsymmetrisen yläosan tyyppi. H20, CH2C12. Tarkastellaan vastaavia rotaatiospektrien tyyppejä.

Merkitys ja sovellukset. Pyörimisspektrit ovat erittäin yksilöllisiä, mikä mahdollistaa useita rivit tunnistavat tietyn (

Miksi sinulla ei ole jo tällaista toppia? Tämä tarkoittaa, että menetit paljon lapsena... Osta heti! Se hämmentää kenenkään päätä... Pyöritän, pyörin, haluan tietää paljon... esimerkiksi tämän oikukkaan kääntölevyn dynaamisista ominaisuuksista. Katsokaapa näitä kuuluisia fyysikoita W. Paulia ja N. Bohria. Mistä luulet heidän olevan intohimoisia? ...

Kukaan ei tiedä, milloin kiinalainen kehruu lanseerattiin ensimmäisen kerran tai kuka sen keksi. Mutta tiedetään, että suuri fyysikko Lord Kelvin oli ensimmäinen, joka kiinnostui kiinalaisen yläosan epätavallisista ominaisuuksista pyörimisen aikana.

Myöhemmin kiinalainen toppi sai toisen nimen: "Thomsonin toppi" gyroskooppeja tutkineen tiedemiehen nimen mukaan. Siitä lähtien tällaiset topit ovat "pyörtyneet" kaikkialla maailmassa!

Kiinalainen spinning toppi- tämä on pallo, jonka yläosa on katkaistu; leikatussa pinnassa on jalka-akseli keskellä. Nähdäksesi tämän topin pyörimisessä jotain, mikä erottaa sen tavallisesta yläosasta, sinun on noudatettava yhtä sääntöä sitä tehdessäsi: yläosan massakeskipiste ei saa olla sama kuin tyhjän pallon geometrinen keskusta.

Vakaassa tilassa, ts. tasapainoasennossa Kiinan huippu on samanlainen kuin "Vanka-Vstanka". Painopiste sijaitsee sen pinnan kaarevuuskeskipisteen alapuolella.

Ilman pyörimistä yläosa asennetaan painovoiman vaikutuksesta siten, että jalka ojentuu pystysuoraan. Yläosa lepää tasossa yhden pisteen kanssa sen pallomaisesta pinnasta. Jos pyörität sitä liikaa, sen pyöriessä se alkaa kallistua, kääntyy ympäri ja seisoo sitten jalallaan. Pyöriminen ei pysähdy. Todellakin, epätodennäköistä? Mutta fakta!

Huipulle perusparametrit: O - huipun massakeskipiste, h - etäisyys massakeskipisteestä tukipisteeseen; K on huipun kaarevuuskeskus tukipisteessä, r on kaarevuussäde.

Jos mikä tahansa symmetrinen yläosa saatetaan pyörimään geometrisen symmetria-akselinsa ympäri ja asetetaan tasolle pystysuoraan, niin tämä pyöriminen voi huipun muodosta ja pyörimiskulman kulmanopeudesta riippuen olla stabiilia tai epävakaa.

Yläosan käyttäytyminen pyörimisen aikana riippuu hitausmomentin suhteesta geometriseen symmetria-akseliin nähden hitausmomentiin suhteessa pääkeskiakseliin, joka on kohtisuorassa symmetria-akseliin nähden, sekä hitausmomentin suhteesta. etäisyys massakeskipisteestä tukipisteeseen (h) kannen kaarevuussäteeseen (r).

Kun yläosa pyörii voimakkaasti, havaitaan hieman tahatonta poikkeamaa pystyasennostaan. Edelleen pyöritettäessä yläosan geometrinen symmetria-akseli ottaa yhä kaltevamman asennon pystysuuntaiseen pyörimisakseliin nähden.

Kannen pinnalla ei ole pysyvää tukipistettä. Sen pinnalla oleva siirtyvä tukipiste, joka lähestyy jatkuvasti pallon leikkausta, kuvaa pinnalla kaarevaa viivaa, jolla kärki pyörii.

Yläosan massakeskus, joka sijaitsee sen pallon geometrisen keskipisteen alapuolella, josta se on valmistettu, siirtyy pyörimisakselista ja alkaa pyöriä sen ympäri.

Pyöriessään pyörimisakseli ja yläosan geometrinen akseli siirtyvät yhä enemmän suhteessa toisiinsa. Kitka tukipisteessä muodostaa vääntömomentin, joka määräytyy symmetria- ja pyörimisakselien eron perusteella ja on suunnattu pohjaan. Tämä johtaa yläosan vieläkin suurempaan kallistumiseen kyljelleen. Suurella pyörimiskulmanopeudella massakeskipiste kohoaa ja itse huippu "laskee" yhä enemmän kyljelleen.

Kun yläosa kulkee vaaka-asennon läpi hitaudella, painovoiman aiheuttama vääntömomentti muuttaa suuntaa ja yrittää kääntää yläosan ympäri.

Heti kun yläosa koskettaa jalan reunaa sen pinnan kanssa, jolla pyöriminen tapahtuu, tukipiste siirtyy jalan reunaan, ja kiinalainen toppi, kuten tavallisin, alkaa prosessoida pystyakselin ympäri kuvaamalla kartiomainen pinta. Pystysuoraan suunnatun kitkamomentin vaikutuksesta huippu kohdistaa lopulta akselinsa pystysuoran kanssa ja näemme yläosan pystysuuntaisen pyörimisen "ylös alaspäin", ts. jalassa.

Ajan myötä massakeskipisteen nousun ja kitkahäviöiden vuoksi yläosan pyörimiskulmanopeus pienenee.

On mielenkiintoista, että jos esimerkiksi ajaa myötäpäivään, niin sen kääntämisen jälkeen sen pyörimissuunta suhteessa omaan geometriseen symmetria-akseliinsa pysyy ennallaan (jos tarkkailet pyörimistä vain yhdeltä puolelta - esim. edellä).

Mutta jos analysoit topin pyörimistä ja tarkkailet sitä koko ajan pyörittäessäsi vain yhdeltä puolelta, esimerkiksi jalan sivulta, huomaat, että jalan päälle kaatumisen jälkeen toppi pyörii symmetria-akseli on vastakkainen alkuperäisen akselin kanssa. Tämä havaittiin kokeissa, kun kansi pyörii hiilipaperin pinnalla. Pyörimisen tuloksena piirretty viiva yläosan pintaan näyttää missä ja millä hetkellä pyörimissuunta muuttui

Missä ja milloin tämä silmällä havaitsematon pyörimissuunnan muutos tapahtuu?

Kun huipun geometrinen akseli siirtyy vaakasuoraan asentoon pyörimisen aikana, ei sillä hetkellä tapahdu kiertoa huipun geometrisen symmetria-akselin ympäri! Tässä visuaalisesti huomaamaton pyörimissuunta muuttuu.

TAVANLISEN TOPPUN ARVUTUKSET

Pyörivä on yksinkertaisen näköinen lelu, jota on käytetty kaikkien aikojen ja kansojen lasten huvittamiseen. Mutta sillä on useita hämmästyttäviä ja ensi silmäyksellä selittämättömiä ominaisuuksia!

J.B. Chardin. Poika toppi. 18 vuosisata.

Tavallisen yläosan lisäksi siitä on myös monimutkaisempi versio - pyörivä toppi, jossa on mekanismi purkamiseen.

"Topin käyttäytyminen on äärimmäisen yllättävää! Jos se ei pyöri, se kaatuu välittömästi eikä sitä pysty pitämään kärjessä tasapainossa. Mutta tämä on aivan eri esine pyöriessään: se ei vain putoa, vaan se osoittaa myös vastusta, kun sitä työnnetään, ja se jopa ottaa yhä pystysuoramman asennon." - näin kuuluisat englantilaiset sanoivat huipulta tiedemies J. Perry.

Japanilaiset topit

Topit tuotiin Japaniin Kiinasta ja Koreasta noin 1200 vuotta sitten. Spinning top on yksi Japanin suosikkipeleistä." Jotkut on tehty erittäin taitavasti: he menossa alas vuorelta tanssia narulla, hajoamalla palasiksi, jotka jatkavat pyörimistä."
Tällä hetkellä Japanissa on noin tuhat erityyppistä toppia, joiden muodot voivat olla hyvin erilaisia ​​- tavallisista pyörivistä toppeista monimutkaisiin, omituisiin muotoihin. Niiden koot vaihtelevat 0,5 mm - 90 cm.