Bir Helix Açısı Nedir?

Bir sarmal, spiral bir merdivene çok benzeyen, merkezi bir eksen etrafında dönen sabit eğimli bir eğridir. Helis açısı, eksene kıyasla eğrinin tanjantıdır. Helisler doğada ve mekanik cihazlarda yaygındır. Helis açısı, bir helezonun diğer birçok özelliğini belirler.

Makine mühendisleri, tasarımlarının çoğunun helis açısı ile ilgileniyorlar. Dişli vidalar ve cıvatalar, her bir dönüşte vida tarafından ne kadar ısırık veya yeni malzeme toplanacağını belirleyen bir helis açısı gösterir. Bir cihazı daha büyük bir sarmal açısına çevirmek için daha fazla güç gerekir. Aynı şekilde, daha büyük bir helis açısına sahip bir vida daha sıkıca tutacaktır.

Vidalı konveyörler, birçok granül veya macun tipi materyali taşımak için helezonlar kullanır. Eski Yunan filozofu Arşimed, vidalı konveyörün icat edilmesiyle yatırılmaktadır. Delikli bir ağaç gövdesi içinde oyulmuş büyük bir ağaç vidası kullandı. Vidayı döndürerek, sulama amacıyla su yukarı doğru hareket ettirilebilir.

Yaylar helislerin başka bir faydalı özelliğini göstermektedir. Malzemeyi taşıma ve bağlama kabiliyetine ek olarak, helisler kullanılabilecek geometrik tasarımlarında enerji depolar. Bir pogo çubuğunun, otomobil şoklarının veya yatak yaylarının enerjisi bobinin sıkışması ve daha sonra genişlemesinden kaynaklanmaktadır. Helezon açısı, yapı malzemesi ile birlikte yayı sıkıştırmak için gereken kuvveti belirler.

Biyolojide birçok helis örneği bulunur. Bir bezelye bitkisinin dallarının dönüşü, döngünün çapı değişebilmesine rağmen, sabit bir sarmal açısını takip eder. Aynı şekilde, kabuklu deniz kabukları ve diğer birçok kabukları sabit bir helis açısı sergiler. Bazıları her bir büyüme ilavesiyle artan bir çapa sahipken, diğerleri uzun, tüp şeklinde bir yaratan sabit bir çapa sahiptir.

Belki de doğadaki helislerin en ünlü örneği deoksiriboz nükleik asit (DNA) molekülünün çift sarmalıdır. DNA, genetiğin moleküler temelidir. Eşsiz çift sarmal açısı öyle düzenli ki, molekül yapısı kristalografi teknikleri kullanılarak ayırt edildi.

Matematiksel olarak, bir helis basitçe artan z boyutuna sahip bir dairenin izini oluşturur. Kartezyen koordinatları şu şekilde verilir: x = r cos t, y = r sin t, z = ct; burada r yarıçaptır ve 2 π c ilmekler arasındaki eğim veya dikey mesafedir. Lancret teoremine göre eğer r / c = sabit ise, eğri bir sarmaldır. Uygulamada, vida tasarımı matematiği, birçok parametre dahil olduğu için oldukça karmaşıktır.