Rotația moleculelor în ansamblu. Diferite tipuri de topuri moleculare. Spectre de rotație Acest grup include două subgrupe

1. Stratul energetic
Noul strat de energie al zetelor lui Ahile a devenit mai mare în diametru decât versiunea anterioară. De-a lungul marginilor sunt lame metalice în formă de coasă. Ele adaugă greutate semnificativă, iar locația periferică crește forța centrifugă de rotație a bey-ului.
În stânga și în dreapta sunt deja cunoscute aripile albastre mici, care se deschid în timpul luptei, cum ar fi Voltraek B5, și servesc ca un blocant de rupere. Dar merită luat în considerare faptul că acest bloc nu face decât să mărească rezistența la rupere și nu o elimină complet.
Există o altă pereche de aripi albastre situate simetric deasupra și dedesubt. Pe de o parte, cresc ușor rezistența în timpul rotației. Pe de altă parte, netezesc conturul, astfel încât este mai dificil pentru adversarii atacatori să se prindă de Super Z Achilles A5 și să „sufle acoperișul”. În plus, orice elemente retractabile absorb șocul, ceea ce reduce reboundul în timpul coliziunilor. Datorită acestui fapt, beyblade va fi mai greu de scos din arenă;

2. Disc de alimentare
Noul disc este cu adevărat nou. A fost desemnat cu numărul 00 (dublu zero). Anterior, discul zero era cel mai greu dintre toate, dar acum are un concurent ca greutate. Dacă surprindeți cu un nou beyblade, atunci surprindeți în toate, a decis Takara Tomy;

3. Șofer (sfat)
Driverul actualizat se numește Dimension (Dm). În esență, acesta este un driver Xtend modificat din versiunea anterioară a lui Ahile. De asemenea, are două moduri de bază (atac și apărare) și își schimbă și înălțimea. Cu toate acestea, aspectul s-a schimbat și mecanismul de comutare a modurilor a devenit diferit. În interior există o tijă neagră pe care are loc rotația. În sistemul vechi, deasupra era un inel care trebuia tras înapoi și rotit pentru a seta modul dorit. Acum a apărut un al treilea element. Inelul în sine a devenit dintat pentru ușurință de rotație, iar atunci când este răsucit, iese din el o bucșă mică, în care tija este ascunsă;

4. Setul include și un declanșator stânga-dreapta.

Probabil că fiecare dintre noi avea în copilărie câte o jucărie spinning. Cât de interesant a fost să o privești învârtindu-se! Și îmi doream foarte mult să înțeleg de ce un spinning top staționar nu poate sta pe verticală, dar când îl lansezi, începe să se rotească și nu cade, menținând stabilitatea pe un singur suport.

Deși topul este doar o jucărie, a atras atenția fizicienilor. Spinning top este unul dintre tipurile de corp, care în fizică se numește blat. Ca o jucărie, are cel mai adesea un design format din două semiconuri conectate între ele, cu o axă care trece prin centru. Dar vârful poate avea o formă diferită. De exemplu, angrenajul unui mecanism de ceas este, de asemenea, un vârf, la fel ca și un giroscop - un disc masiv montat pe o tijă. Cel mai simplu blat constă dintr-un disc cu o axă introdusă în centru.

Nimic nu poate forța un blat să rămână vertical atunci când este staționar. Dar odată ce îl dezbrăciți, acesta va sta ferm pe capătul ascuțit. Și cu cât viteza de rotație este mai mare, cu atât poziția sa este mai stabilă.

De ce nu cade topul?

Click pe imagine

Conform legii inerției, descoperită de Newton, toate corpurile în mișcare tind să mențină direcția mișcării și mărimea vitezei. În consecință, un vârf rotativ respectă și această lege. Forța de inerție împiedică căderea vârfului, încercând să mențină natura originală a mișcării. Desigur, gravitația încearcă să răstoarne vârful, dar cu cât se rotește mai repede, cu atât este mai dificil să depășești forța de inerție.

Precesiunea unui vârf

Să împingem partea superioară care se rotește în sens invers acelor de ceasornic în direcția prezentată în figură. Sub influența forței aplicate, se va înclina spre stânga. Punctul A se mișcă în jos și punctul B se mișcă în sus. Ambele puncte, conform legii inerției, vor rezista împingerii, încercând să revină la poziția inițială. Ca urmare, va apărea o forță de precesiune, îndreptată perpendicular pe direcția de împingere. Partea superioară se va întoarce spre stânga la un unghi de 90° în raport cu forța aplicată acestuia. Dacă rotația ar fi în sensul acelor de ceasornic, s-ar întoarce spre dreapta în același unghi.

Dacă vârful nu s-ar roti, atunci sub influența gravitației ar cădea imediat pe suprafața pe care se află. Dar în timp ce se rotește, nu cade, ci, ca și alte corpuri rotative, primește moment unghiular (moment unghiular). Mărimea acestui moment depinde de masa vârfului și de viteza de rotație. Apare o forță de rotație, care forțează axa vârfului să mențină un unghi de înclinare față de verticală în timpul rotației.

În timp, viteza de rotație a blatului scade și mișcarea acestuia începe să încetinească. Punctul său superior se abate treptat de la poziția inițială spre laterale. Mișcarea sa are loc într-o spirală divergentă. Aceasta este precesia axei vârfului.

Efectul precesiei poate fi observat și dacă, fără să așteptați ca rotația sa să încetinească, pur și simplu împingeți vârful, adică îi aplicați o forță externă. Momentul forței aplicate schimbă direcția momentului unghiular al axei superioare.

S-a confirmat experimental că rata de modificare a momentului unghiular al unui corp în rotație este direct proporțională cu mărimea momentului de forță aplicat corpului.

Giroscop

Click pe imagine

Dacă încercați să împingeți o blat, aceasta se va balansa și se va întoarce în poziție verticală. În plus, dacă îl aruncați în sus, axa lui își va menține în continuare direcția. Această proprietate a vârfului este folosită în tehnologie.

Înainte ca omenirea să inventeze giroscopul, acesta folosea diferite metode de orientare în spațiu. Acestea erau un plumb și un nivel, a căror bază era gravitația. Mai târziu au inventat o busolă, care folosea magnetismul Pământului și un astrolab, al cărui principiu se baza pe locația stelelor. Dar în condiții dificile aceste dispozitive nu puteau funcționa întotdeauna.

Giroscopul, inventat la începutul secolului al XIX-lea de astronomul și matematicianul german Johann Bonenberger, nu depindea de vreme rea, tremurături, înclinare sau interferențe electromagnetice. Acest dispozitiv era un disc de metal greu cu o axă care trecea prin centru. Toată această structură a fost închisă într-un inel. Dar avea un dezavantaj semnificativ - activitatea sa a încetinit rapid din cauza forțelor de frecare.

În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-a propus utilizarea unui motor electric pentru a accelera și menține funcționarea giroscopului.

În secolul al XX-lea, giroscopul a înlocuit busola în avioane, rachete și submarine.

Într-un girocompas, o roată rotativă (rotor) este instalată într-un cardan, care este un suport articulat universal în care un corp fix se poate roti liber simultan în mai multe planuri. În plus, direcția axei de rotație a corpului va rămâne neschimbată, indiferent de modul în care se schimbă locația suspensiei în sine. Acest tip de suspensie este foarte convenabil de utilizat acolo unde există mișcare. La urma urmei, un obiect fixat în el va menține o poziție verticală indiferent de situație.

Rotorul giroscopului își menține direcția în spațiu. Dar Pământul se rotește. Și observatorului i se va părea că în 24 de ore axa rotorului face o revoluție completă. Într-un girocompas, rotorul este ținut în poziție orizontală folosind o greutate. Gravitația creează cuplu, iar axa rotorului este întotdeauna îndreptată spre nord.

Giroscopul a devenit un element esențial în sistemele de navigație ale aeronavelor și navelor.

În aviație, se folosește un dispozitiv numit orizont artificial. Acesta este un dispozitiv giroscopic cu ajutorul căruia se determină unghiurile de rulare și înclinare.

Pe partea superioară au fost creați și stabilizatori giroscopici. Un disc care se rotește rapid previne modificări ale axei de rotație și „stinge” tangajul pe nave. Astfel de stabilizatori sunt utilizați și în elicoptere pentru a-și stabiliza echilibrul pe verticală și pe orizontală.

Nu numai partea superioară poate menține o poziție stabilă față de axa de rotație. Dacă corpul are forma geometrică corectă, acesta este, de asemenea, capabil să mențină stabilitatea atunci când se rotește.

„Rudele” din vârf

Topul are „rude”. Aceasta este o bicicletă și un glonț de pușcă. La prima vedere sunt complet diferite. Ce îi unește?

Fiecare dintre roțile unei biciclete poate fi considerată un vârf. Dacă roțile nu se mișcă, bicicleta cade pe o parte. Și dacă se rostogolesc, atunci menține și echilibrul.

Și un glonț tras dintr-o pușcă se învârte și el în zbor, la fel ca un vârf. Se comportă astfel, deoarece țeava puștii are șuruburi. Pe măsură ce glonțul trece prin ele, primește o mișcare de rotație. Și în aer își menține aceeași poziție ca și în butoi, cu capătul ascuțit înainte. Obuzele de tun se rotesc în același mod. Spre deosebire de tunurile vechi care trăgeau ghiule, raza de zbor și precizia unor astfel de proiectile este mai mare.

În faza gazoasă în intervalele IR cu undă lungă și microunde, precum și prin metoda combinației. împrăștiere (CR). T. a sunat. spectrele pur rotaționale sunt legate de rotație. tranziții între nivelurile E" timp și E" timp la stări electronice și vibraționale fixe. Sunt caracterizate prin frecvențe v = (E" timp - E"" timp)/h în intervalul 10 4 -10 6 MHz sau numere de unde = v / c, resp. de la unități la sute de cm -1 (h-, c - viteza luminii). Rotiți curat. Spectrele Raman sunt observate la iradiere cu radiație vizibilă sau UV cu o frecvență v 0 ; diferențele corespunzătoare ale numerelor de undă, măsurate din linia de împrăștiere Rayleigh, au aceleași valori ca numerele de undă în rotație pură. spectre ale intervalelor IR și microunde. La schimbarea electronică și a oscilațiilor. stările se schimbă și se rotesc mereu. stare, care duce la apariția așa-numitului. structura de rotație a electronicelor și vibrațiilor. spectre în regiunile UV, IR și vibrațional-rotaționale. Spectre Raman.

Pentru o descriere aproximativă, rotiți. mișcare, putem adopta un model de mase punctuale legate rigid, adică , ale căror dimensiuni sunt neglijabile în comparație cu . Masa poate fi neglijată. În clasic În mecanică, rotația unui corp rigid este caracterizată de momentele principale de inerție I A, I B, I C față de trei axe principale reciproc perpendiculare care se intersectează la centrul de masă. Fiecare moment de inerție în care m i este masa punctuală, r i este distanța sa față de axa de rotație.

Momentul total al cantității de mișcare G este raportat la proiecțiile momentului pe axele principale prin relația:

Energia de rotație E timp, care este cinetică. energia (T wr), în cazul general, se exprimă prin proiecția momentului total de mișcare și a momentelor principale de inerție prin relația:

Potrivit quantummech. idei, momentul cantității de mișcare nu poate lua decât anumite valori discrete. Condițiile de cuantizare au forma:

unde G z este proiecția momentului pe o anumită axă z selectată; J = 0, 1, 2, 3, ... - rotiți. număr cuantic; K este un număr cuantic care ia pe fiecare J(2J + 1) valori: 0, ± 1, ±2, ±3, ... ±J.

Expresiile pentru E BP sunt diferite pentru cele patru elemente fundamentale. tipuri: 1) liniare, de ex. O-C-O, H=CN, H-CC-H; un caz special este diatomic, de exemplu. N2,HC1; 2) tip sferic. de sus, de exemplu. CC14, SF6; 3) tip de top simetric, de exemplu. NH3, CH3C1, C6H6; 4) tip de top asimetric, de exemplu. H20, CH2C12. Să luăm în considerare tipurile corespunzătoare de spectre de rotație.

Semnificație și aplicații. Spectrele de rotație sunt foarte individuale, ceea ce permite mai multe liniile identifică anumite (

Cum de nu ai deja un top ca acesta? Asta înseamnă că ai ratat multe în copilărie... Cumpără-l imediat! O să încurce capul oricui... Mă învârt, mă învârt, vreau să știu multe... de exemplu, despre proprietățile dinamice ale acestui blat capricios. Uită-te doar la acești fizicieni celebri W. Pauli și N. Bohr. De ce crezi că sunt pasionați? ...

Nimeni nu știe când a fost lansat topul chinezesc sau cine a inventat-o. Dar se știe că marele fizician Lord Kelvin a fost primul care s-a interesat de proprietățile neobișnuite ale vârfului chinezesc în timpul rotației.

Mai târziu, vârful chinezesc a căpătat un alt nume: „Vârful lui Thomson” după numele omului de știință care a studiat giroscoapele. De atunci, astfel de vârfuri s-au „învârtit” în toată lumea!

spinning chinezesc- aceasta este o minge cu un vârf tăiat; pe suprafața tăiată există o axă a piciorului în centru. Pentru a vedea ceva în rotația acestui vârf care îl deosebește de un vârf obișnuit, trebuie să urmați o regulă atunci când îl faceți: centrul de masă al vârfului nu trebuie să coincidă cu centrul geometric al mingii goale.

În stare de echilibru, de ex. în poziția de echilibru, vârful chinezesc este similar cu „Vanka-Vstanka”. Centrul de greutate este situat sub centrul de curbură al suprafeței sale.

Fără rotație, partea superioară este instalată sub influența gravitației, astfel încât piciorul să fie extins vertical. Vârful se sprijină pe planul cu un punct al suprafeței sale sferice. Dacă îl învârți prea mult, atunci, pe măsură ce se rotește, începe să se încline, se întoarce și apoi se ridică pe picior. Rotația nu se oprește. Chiar, neplauzibil? Dar, fapt!

Parametrii de bază ai vârfului: O - centrul de masă al vârfului, h - distanța de la centrul de masă la punctul de sprijin; K este centrul de curbură al vârfului la punctul de sprijin, r este raza de curbură.

Dacă orice vârf simetric este adus în rotație în jurul axei sale geometrice de simetrie și plasat pe un plan în poziție verticală, atunci această rotație, în funcție de forma vârfului și de viteza unghiulară de rotație, poate fi stabilă sau instabilă.

Comportarea vârfului în timpul rotației va depinde de raportul dintre momentul de inerție față de axa geometrică de simetrie și momentul de inerție față de axa centrală principală perpendiculară pe axa de simetrie, precum și de raportul dintre distanța de la centrul de masă la punctul de sprijin (h) la raza de curbură a capacului superior (r).

Când vârful se învârte puternic, există o ușoară abatere involuntară de la poziția sa verticală. Cu o rotație ulterioară, axa geometrică de simetrie a vârfului ia o poziție din ce în ce mai înclinată față de axa verticală de rotație.

Nu există un punct de sprijin permanent pe suprafața blatului. Punctul de sprijin deplasat de pe suprafața sa, apropiindu-se constant de tăierea mingii, descrie o linie curbă pe suprafața pe care se rotește vârful.

Centrul de masă al vârfului, care se află sub centrul geometric al mingii din care este făcută, este deplasat față de axa de rotație și începe să se rotească în jurul acesteia.

Pe măsură ce se rotește, axa de rotație și axa geometrică a vârfului se deplasează din ce în ce mai mult una față de cealaltă. Frecarea la punctul de sprijin creează un cuplu determinat de divergența axelor de simetrie și rotație și îndreptat spre fund. Acest lucru duce la o înclinare și mai mare a vârfului în lateral. La o viteză unghiulară mare de rotație, centrul de masă se ridică, iar vârful însuși „cade” din ce în ce mai mult pe o parte.

După ce vârful trece printr-o poziție orizontală prin inerție, cuplul datorat gravitației își schimbă direcția și încearcă să răstoarne blatul.

De îndată ce vârful atinge marginea piciorului cu suprafața pe care are loc rotația, punctul de sprijin se deplasează spre marginea piciorului, iar vârful chinezesc, ca cel mai obișnuit, începe să proceseze în jurul axei verticale, descriind suprafata conica. Datorită acțiunii momentului de frecare îndreptat spre verticală, vârful își va alinia în cele din urmă axa cu verticala și vom vedea rotirea verticală a vârfului „cu susul în jos”, adică. pe un picior.

În timp, din cauza creșterii centrului de masă și a pierderilor prin frecare, viteza unghiulară de rotație a vârfului scade.

Este interesant că, dacă, de exemplu, îl rulați în sensul acelor de ceasornic, atunci după ce îl răsturnați, direcția de rotație față de propria sa axă geometrică de simetrie rămâne neschimbată (dacă observați rotația dintr-o singură parte - de exemplu, de la de mai sus).

Dar dacă analizați rotația vârfului, observând-o tot timpul în timp ce rotiți doar dintr-o parte, de exemplu, din partea piciorului, veți observa că după ce vă răsturnați pe picior, rotația vârfului în jurul piciorului. axa de simetrie va fi opusă celei inițiale. Acest lucru a fost observat în experimente când partea superioară s-a rotit pe suprafața hârtiei de carbon. Linia trasată ca urmare a rotației pe suprafața vârfului arată unde și în ce moment s-a schimbat direcția de rotație

Unde și în ce moment are loc această schimbare a sensului de rotație, insesizabil pentru ochi?

Când axa geometrică a vârfului se deplasează într-o poziție orizontală în timpul rotației, în acel moment nu există nicio rotație în jurul axei geometrice de simetrie a vârfului! Aici se schimbă direcția de rotație imperceptibilă vizual.

GICITORILE ȘIULUI ORDINAR

Un spinning top este o jucărie cu aspect simplu, care a fost folosită pentru a distra copiii din toate timpurile și popoarele. Dar are o serie de proprietăți uimitoare și inexplicabile la prima vedere!

J.B. Chardin. Băiat cu top. secolul al XVIII-lea.

În plus față de blatul obișnuit, există și o versiune mai complicată a acestuia - un blat spinning, care are un mecanism de desfășurare.

"Comportamentul unui vârf este extrem de surprinzător! Dacă nu se învârte, se răstoarnă imediat și nu poate fi menținut în echilibru la vârf. Dar acesta este un obiect complet diferit atunci când se învârte: nu numai că nu cade, dar de asemenea, arată rezistență atunci când este împins și chiar ia o poziție din ce în ce mai verticală.” - asta spuneau faimoșii englezi despre vârf savantul J. Perry.

Topuri japoneze

Topurile au fost aduse în Japonia din China și Coreea în urmă cu aproximativ 1.200 de ani. Spinning Top este unul dintre jocurile preferate din Japonia.” Unele sunt realizate cu foarte multă pricepere: ei coborând muntele dansând pe o frânghie, rupându-se în bucăți care continuă să se învârtească”.
În prezent, în Japonia există aproximativ o mie de tipuri diferite de blaturi, ale căror forme pot fi foarte diferite - de la blaturi obișnuite până la produse de forme complexe, bizare. Dimensiunile lor variază de la 0,5 mm la 90 cm.