పరిచయం:
దృఢ వస్తువులోని ఒక్క కణం తప్ప అన్ని కణాలు చలనంలో ఉంటే, అవన్నీ స్థిర కణం చుట్టూ వృత్తాకార మార్గంలో తిరుగుతాయి. ఈ విధమైన చలనంలో కణాల సాపేక్ష స్థానంలో మార్పు ఉండదు. ఇది వృత్తాకార గమనానికి ఉదాహరణ.
ఒక చిన్న వస్తువును దారానికి ఒక చివరన కట్టారు. దాన్ని వృత్తాకార మార్గంలో తిప్పితే దాని చలనం వృత్తాకార గమనానికి మంచి ఉదాహరణ. కదులుతోన్న సైకిలు చక్రానికి స్థానాంతర గమనం, భ్రమణ గమనం రెండూ ఉంటాయి.
భ్రమణ గమనం:
భ్రమణ గమనంలో ఉన్న దృఢ వస్తువులోని అన్ని కణాలకు సమానమైన కోణీయ స్థానభ్రంశం, కోణీయ వేగం, కోణీయ త్వరణాలున్నప్పటికీ వాటి రేఖీయ విలువలు వేర్వేరుగా ఉంటాయి. అందుకే భ్రమణ గమనాన్ని వివరించడానికి వస్తువులోని కణాల వితరణను ముఖ్యంగా పరిగణించాలి. వస్తువుల ద్రవ్యరాశిపైనా, వాటిలోని కణాల వితరణపై ఆధారపడి ఉన్న ఒక భౌతికరాశి భ్రమణ గమనానికి అవసరం. ఇది స్థానంతరణ గమనంలో వస్తువుకున్న జడత్వానికి అనురూపంగా ఉంటుంది. దీన్నే జడత్వ భ్రామకం అంటారు.
ఒక వస్తువులోని కణాలు వృత్తాకార మార్గంలో, వాటి కేంద్రాలన్నీ ఒకే రేఖపై ఉండేలా గమనంలో ఉండి, రేఖపై ఉన్న కణాలకు గమనం లేకుండా ఉంటే ఆ వస్తువు భ్రమణ గమనంలో ఉందని అంటారు.
భ్రమణాక్షం:
భ్రమణ గమనంలో ఉన్న వస్తువులోని కణాల వృత్తాకార మార్గంలో ఉన్న కేంద్రాల బిందుపథాన్ని భ్రమణాక్షం అంటారు.
ఉదాహరణలు: 1. గమనంలో ఉన్న సానబెట్టే రాయి
2. గమనంలో ఉన్న గతిపాలక చక్రం
3. భూమి ఆత్మభ్రమణం
4. గమనంలో ఉన్న సైకిల్ చక్రం
కోణీయ స్థానభ్రంశం (θ):
ఒక నియమిత కాలంలో సదిశ త్రిజ్య భ్రమణం చేసే కోణాన్ని కోణీయ స్థానభ్రంశం అంటారు.
కోణీయ వేగం (ω): కోణీయ స్థానభ్రంశపు రేటును కోణీయ వేగం అంటారు.
కోణీయ త్వరణం (α): వస్తువు కోణీయ వేగంలో మార్పు రేటును కోణీయ త్వరణం అంటారు.
జడత్వ భ్రామకం (I): ఒక అక్షం నుంచి వస్తువులో ఉన్న ప్రతి కణం యొక్క దూర వర్గాన్ని, ఆ కణ ద్రవ్యరాశుల లబ్ధాల మొత్తాన్ని ఆ అక్షం పరంగా వస్తువు యొక్క జడత్వ భ్రామకం అంటారు.
ద్రవ్యరాశి: జడత్వ భ్రామకం
భ్రమణ గమనంలో జడత్వ భ్రామకం స్థానాంతరణ గమనంలోని ద్రవ్యరాశికి అనురూపమైంది.
భ్రమణ వ్యాసార్థం (K):
వస్తువు ద్రవ్యరాశి M అంతా అక్షం నుంచి K దూరంలో కేంద్రీకృతమైందని భావిస్తే జడత్వ భ్రామకం MK2 అవుతుంది. దీని విలువ అదే అక్షం పరంగా వస్తువు జడత్వ భ్రామకానికి సమానమైతే, K దూరాన్ని భ్రమణ వ్యాసార్థం అంటారు.
* కొన్ని సామాన్య వస్తువుల జడత్వ భ్రామకం:
1. సన్నని ఏకరీతి దండం:
a. పొడవు లంబంగా, దండం మధ్య బిందువు ద్వారా వెళ్లే అక్షం పరంగా:
b . పొడవు లంబంగా, దండం మధ్య బిందువు ద్వారా వెళ్లే అక్షం పరంగా:
2. వృత్తాకార ఉంగరం:
a. ఉంగర తలానికి లంబంగా కేంద్రం ద్వారా వెళ్లే అక్షం పరంగా
I = MR2
b. వ్యాసం పరంగా ఉంగరం:
3. వృత్తాకార పలక జడత్వ భ్రామకం:
a. పలక తలానికి లంబంగా కేంద్రం ద్వారా వెళ్లే అక్షం పరంగా:
b. వ్యాసం పరంగా
4. స్తూపం:
a. స్తూపం మధ్య బిందువు ద్వారా పొడవుకు లంబంగా అక్షం పరంగా:
b. స్తూప అక్షం పరంగా:
5. దీర్ఘ చతురస్రాకార పలక:
a. పలక కేంద్రం ద్వారా పోతూ ఒక భుజానికి సమాంతరంగా ఉన్న అక్షం పరంగా:
b. పలక సౌష్ఠవం ఆధారంగా 'o' ద్వారా పొడవుకు సమాంతరంగా అక్షం పరంగా:
c. లంబాక్ష సిద్ధాంతం ప్రకారం: 'o' ద్వారా:
d. పలక ఒక చివర అక్షం పరంగా జడత్వ భ్రామకం:
జడత్వ భ్రామకం సమాంతర అక్ష సిద్ధాంతం:
''ఏదైనా ఒక అక్షం పరంగా దృఢ వస్తువు జడత్వ భ్రామకం, దాని ద్రవ్యరాశి కేంద్రం ద్వారా పోయే సమాంతర అక్షం పరంగా దాని భ్రామకానికి, ఆ రెండు సమాంతరాక్షాల మధ్య లంబ దూరం వర్గాన్ని దాని ద్రవ్యరాశితో గుణిస్తే వచ్చే లబ్ధాన్ని, కలిపితే వచ్చే మొత్తానికి సమానం.''
G ద్రవ్యరాశి కేంద్రం ద్వారా పోయే అక్షం పరంగా జడత్వ భ్రామకం IG
పై అక్షానికి సమాంతరంగా o నుంచి పోయే అక్షం
0 పరంగా జడత్వ భ్రామకం Io అక్షాల మధ్య దూరం = r,
వస్తువు ద్రవ్యరాశి M అయితే Io = IG + Mr2
* జడత్వ భ్రామకం లంబాక్ష సిద్ధాంతం
''ఒక తలంలో ఉన్న లంబాక్షాల పరంగా అదే తలంలో ఉన్న పలక యొక్క జడత్వ భ్రామకాల మొత్తం, తలానికి లంబంగా లంబాక్షాల మూలబిందువు ద్వారా పోయే అక్షం పరంగా వస్తువు జడత్వ భ్రామకానికి సమానం''.
ఒక పలకపై ఉన్న x, y, z అక్షాల పరంగా జడత్వ భ్రామకాలు lx ly, lz . z- అక్షం పరంగా జడత్వ భ్రామకం lz = lx + ly.
ఇక్కడ z- అక్షం xy-తలానికి లంబంగా ఉంటుంది.