Qual é o raio de rotação?

O raio de rotação é definido como a distância entre um eixo e o ponto de inércia máxima em um sistema rotativo. Os nomes alternativos incluem raio de rotação e girádio. A distância quadrada média da raiz entre as partes de um objeto em rotação em relação a um eixo ou centro gravitacional é um elemento-chave no cálculo do raio de rotação.

O raio de rotação tem aplicações em engenharia estrutural, mecânica e molecular. É indicado pela letra minúscula k ou r e pela letra maiúscula R. O cálculo do girádio é usado pelos engenheiros estruturais para estimar a rigidez da viga e o potencial de flambagem. Do ponto de vista estrutural, um tubo circular tem um giro de raio igual em todas as direções, tornando o cilindro a estrutura de coluna mais suficiente para resistir à flambagem.

Alternativamente, o raio de inércia de rotação pode ser descrito para um objeto em rotação como a distância do eixo ao ponto mais pesado no corpo do objeto que não altera a inércia de rotação. Para essas aplicações, a fórmula do raio de rotação (R) é representada como o quadrado médio da raiz no segundo momento de inércia (I) dividido pela área da seção transversal (A). Outras fórmulas são usadas para aplicações mecânicas e moleculares.

Para aplicações mecânicas, a massa de um objeto é usada para calcular o raio de rotação (r), em vez da área de seção transversal (A), conforme usado na fórmula anterior. A fórmula da engenharia mecânica pode ser calculada usando o momento de inércia da massa (I) e a massa total (m). Portanto, a fórmula do raio do cilindro de rotação é igual ao quadrado médio da raiz do momento de inércia da massa (I) dividido pela massa total (m).

As aplicações moleculares estão enraizadas no estudo da física dos polímeros, em que o polímero de girádio representa o tamanho de uma proteína para uma molécula específica. A fórmula para determinar o raio de geração em um problema de engenharia molecular é facilitada considerando a distância média entre dois monômeros. Segue-se que o raio de rotação neste sentido é equivalente ao quadrado médio da raiz dessa distância. Desde que a natureza das cadeias poliméricas, o raio de rotação em uma aplicação molecular seja entendido como uma média de todas as moléculas poliméricas para uma determinada amostra ao longo do tempo. Em outras palavras, a proteína do raio de rotação é um girádio médio.

Os físicos de polímeros teóricos podem usar a tecnologia de espalhamento de raios-X e outras técnicas de espalhamento de luz para comparar modelos com a realidade. A dispersão estática da luz e a dispersão de nêutrons de ângulo pequeno também são usadas para verificar a exatidão e precisão dos modelos teóricos usados ​​na física de polímeros e na engenharia molecular. Essas análises são usadas para estudar as propriedades mecânicas dos polímeros e as reações cinéticas que podem envolver alterações nas estruturas moleculares.