Qual è il raggio di rotazione?
Il raggio di rotazione è definito come la distanza tra un asse e il punto di massima inerzia in un sistema rotante. I nomi alternativi includono raggio di rotazione e giroscopio. La distanza quadrata media della radice tra le parti di un oggetto rotante rispetto a un asse o centro gravitazionale è un elemento chiave per calcolare il raggio di rotazione.
Il raggio di rotazione ha applicazioni nell'ingegneria strutturale, meccanica e molecolare. È indicato con la lettera k o r minuscola e la lettera maiuscola R. Il calcolo del giroscopio viene utilizzato dagli ingegneri strutturali per stimare la rigidità del fascio e il potenziale di instabilità. Da un punto di vista strutturale, un tubo circolare ha un giroscopio uguale in ogni direzione, rendendo il cilindro la struttura della colonna più sufficiente per resistere alla deformazione.
In alternativa, il raggio di inerzia di rotazione può essere descritto per un oggetto rotante come la distanza dall'asse al punto più pesante sul corpo dell'oggetto che non altera l'inerzia di rotazione. Per queste applicazioni, la formula del raggio di rotazione (R) è rappresentata come la radice quadrata media al secondo momento di inerzia (I) diviso per l'area della sezione trasversale (A). Altre formule sono utilizzate per applicazioni meccaniche e molecolari.
Per applicazioni meccaniche, la massa di un oggetto viene utilizzata per calcolare il raggio di rotazione (r) anziché l'area della sezione trasversale (A) come utilizzato nella formula precedente. La formula di ingegneria meccanica può essere calcolata usando il momento d'inerzia di massa (I) e la massa totale (m). Pertanto, il raggio della formula del cilindro di rotazione è uguale al quadrato medio della radice del momento di inerzia della massa (I) diviso per la massa totale (m).
Le applicazioni molecolari sono radicate nello studio della fisica dei polimeri in cui il polimero gyradius rappresenta la dimensione di una proteina per una molecola specifica. La formula per determinare il raggio di generazione in un problema di ingegneria molecolare è facilitata considerando la distanza media tra due monomeri. Ne consegue che il raggio di rotazione in questo senso è equivalente al quadrato medio della radice di quella distanza. Data la natura delle catene polimeriche, il raggio di rotazione in un'applicazione molecolare è inteso come una media di tutte le molecole di polimero per un dato campione nel tempo. In altre parole, la proteina del raggio di rotazione è un gyradius medio.
I fisici teorici dei polimeri possono utilizzare la tecnologia di diffusione dei raggi X e altre tecniche di diffusione della luce per confrontare i modelli con la realtà. La dispersione della luce statica e la diffusione dei neutroni ad angolo piccolo vengono anche utilizzate per verificare l'accuratezza e la precisione dei modelli teorici utilizzati nella fisica dei polimeri e nell'ingegneria molecolare. Queste analisi sono utilizzate per studiare le proprietà meccaniche dei polimeri e le reazioni cinetiche che possono comportare cambiamenti nelle strutture molecolari.