Պրեցեսիա

Երկրագնդի առանցքի պրեցեսիա հյուսիսային բևեռի խավարածի նկատմամբ

Պրեցեսիա, երևույթ, որի ժամանակ մարմինների իմպուլսի մոմենտը փոխում է իր ուղղությունը ճիշտ հակառակ կողմը:

Բովանդակություն

Գիրոսկոպի պրեցեսիա

Գիրոսկոպի պրեցեսիա

Պրեցեսիա երևույթին հետևելը շատ հեշտ է: Պետք է պտտենք հոլը և սպասենք մինչ այն սկսի դանդաղել: Հոլի առանցքի պտտման սկզբնական դիրքը հորիզոնական է: Այնուհետև այն դանդաղորոն շեղվում է սկզբնական հորիզոնական դիրքից և սկսում է պտտվել կոնաձև հետագծով: Հենց դա է հանդիսանում հոլի առանցքի պրեցեսիա: Պտույտների դանդաղեցման զուգընթաց հոլի վերևի կետը դանդաղորեն իջնում է և պտտվում պարուրաձև հետագծով:

Պրեցեսիայի գլխավոր հատկությունը՝ իներցիայի երևույթն է, հենց որ հոլին պրեցեսիա հաղորդող ուժը վերանում է, պրեցեսիան կանգնում է, իսկ հոլը ձեռք է բերում անշարժ դիրք տարածության մեջ: Օրինակ՝ Երկրագնդի գրավիտացիոն դաշտում պտտվող հոլի հետ այդ երևույթը չի դիտվի, քանի որ պրեցեսիա առաջացնող ուժը՝ գրավիտացիան, միշտ ազդեցություն է ունենում:

Կարելի է պրեցեսիայի էֆեկտ ստանալ նաև չսպասելով հոլի պտույտների դանդաղելուն, դիպչելով հոլի առանցքին (ուժ գործադրել)՝ պրեցեսիան կսկվի: Պրոցեսիա երևույթի հետ անմիջական կապ ունի նուտացիան, որը պրեցեսիայով շարժվող մարմնի առանցքի տատանողական շարժումներն են: Պրեցեսիայի արագությունը և նուտացիայի ամպլիտուդան կախված են պտտվող մարմնի արագության հետ (պրեցեսիայի և նուտացիայի պարամետրերի փոփոխություն կդիտվի այն ժամանակ, երբ նրանց վրա ազդեն արտաքին ուժեր, օրինակ՝ ուժ գործադրեն պտտվող մարմնի առանցքի վրա, փոփոխելով նրա արագությունը):

Երկնային մարմինների պրեցեսիա

Պտույտ (R, կանաչ), պրեցեսիա (P, կապույտ) и նուտացիա (N, կարմիր) Մոլորակներ

Նմանատիպ շարժումներ է կատարում Երկրի պտտման առանցքը, այդ մասին նշել է Հիպարքոսը իբրև գիշերահավասարի նախազգուշացում: Ժամանակակից դիտարկումներով Երկրագնդի պրեցեսիայի (պրոցեսիոն ճանապարհորդություն) ամբողջ ցիկլը կազմում է մոտավորապես 25765 տարի, ինչը համապատասխանում է 1, 23 հերց հաճախականությամբ պրեցեսիային:

Երկրագնդի պտտման առանցքի տատանումները բերում են աստղերի դիրքի փոփոխություն՝ հասարակածային կոորդինատային համակարգի նկատմամբ: Մասնավորապես որոշ ժամանակ անց Բևեռային աստղը կդադարի լինել հյուսիսային բևեռի ամենամոտ և պայծառ աստղը, իսկ Կանոպուսը կդառնա հարավային բևեռի ամենապայծառ աստղը, մոտավորապես մեր թվարկության 8100 թվականին: Ենթադրվում է, որ Երկրագնդի կլիմայի պարբերական փոփոխությունները կապված են պրեցեսիայի հետ.:

Երևույթի ֆիզիկան

Նկ.1 Հեծանիվի անիվի պրեցեսիան

Պրեցեսիա երևույթի հիմնական բացատրությունը դրված է հաստատված փորձարարական փոստերով, որ պտտվող մարմնի իմպուլսի մոմենտի փոփոխման արագությունը ${\vec {L}}$ ուղիղ համեմատական է կիրառված մարմնի ուժի մոմենտին ${\vec {M}}$:

${\frac {d{\vec {L}}}{dt}}={\vec {M}}$

Օրինակ

Նկ. 1 -ում պատկերված է հեծանիվի անիվ, կախված երկու՝ «a» և «b» թելերից: Անիվի քաշը հավասարակշռվում է ուժերով, առաջացնելով թելերի դեֆորմացիա: Անիվն ունի իմպուլսի մոմենտ ${\vec {L}}$, ուրը ուղղված է առանցի ուղղությամբ և հենց այդ ուղղությամբ էլ ուղղված է անիվի պտտման անկյունային արագության վեկտորը ${\vec {\omega }}$:

Ենթադրենք ժամանակի որոշակի պահի «b» թելը կտրել են: Այդ դեպքում, չնայած սպասումների, պտտվող անիվը չի փոխի իր առանցքի հորիզոնական դիրքը և ճոճանակի նման չի տատանվի «a» թելից: Բայց նրա առանցքը կսկսի պտտվել հորիզոնական հարթությունում, նրա վրա ազդող ${\vec {M}}$ մոմենտի և $P$ ծանրության ուժի շնորհիվ: $\ {\vec {r}}\times {\vec {P}}={\vec {M}}$

Քանի որ՝

$dL={d\phi }{L(t)}$ և $dL=Mdt$, ապա ${\frac {d\phi }{dt}}={\frac {M}{L}}$

և քանի որ պրեցեսիայի անկյունային արագությունը $\omega _{p}$ հավասար է՝ ${\frac {d\phi }{dt}}=\omega _{p}$, ստանում ենք $\omega _{p}={\frac {M}{L}}$, կամ հաշվի առնելով այն, որ $L=I\omega$, որտեղ $I$ անիվի իներցիայի մոմենտն է՝ $\omega _{p}={\frac {M}{I\omega }}$:

Անիվի նման պտտման ֆորմալ բացատրությունն այն է, որ շարժման քանակի վեկտորի մոմենտը $dL$ ուղղահայաց է ${\vec {L}}$ վեկտորին, բացի այդ, այն միշտ զուգահեռ է ծանրության ուժի վեկտորի մոմենտին ${\vec {M}}$, քանի որ ծանրության ուժի ${\vec {P}}$ ազդեցությունը ուղղահայաց է: Այդ է պատճառը, որ անիվի առանցքը այդ պահին ենթարկվում է պրեցեսիայի հորիզոնական հարթությունում:

Բերված բացատրությունները ցույց են տալիս, թե ինչպես և ինչու է տեղի ունենում պրեցեսիա, որի իմաստն այն է, որ սկզբնական շրջանում ծանրության ուժի ազդեցությամբ անիվի առանցքը այնուամենայնիվ մի փոքր շեղվում է գծագրի հարթությունից և շարժման քանակի վեկտորը փոխում է իր դիրքը տարածության մեջ դառնալով ${\vec {L}}^{\prime }$: Սակայն ծանրության ուժը չի ստեղծում ոչ մի մոմենտ ուղղահայաց հարթությունում, դրա համար ուղղահայաց վեկտորի բաղադրիչի մեծության և ուղղության ծանրության ուժը պետք է մնա անփոփոխ, ինչին հնարավոր է հասնել միայն շարժման քանակի մոմենտի հայտնվելու պես $\delta {\vec {L}}$ արտահայտությամբ:

${\vec {L}}$ = ${\vec {L}}^{\prime }$ + $\delta {\vec {L}}$.

Նման լրացուցիչ մոմենտը համապատասխանում է հորիզոնական ուղղությամբ ուղղահայաց գծագրի հարթության ուժին, ինչը և առաջացնում է պրեցեսիա:

Արտաքին հղումներ

• Причины прецессии и нутации Земли