Кіріспе

Классикалық механикадан термин

Классикалық механикада аудандық жылдамдық (секторлық жылдамдық деп те аталады) — псевдовектор, оның ұзындығы бөлшектің қисық бойымен қозғалғанда қамтитын ауданның өзгеру жылдамдығына тең. Оның SI бірліктері секундына шаршы метр (м²/с) және өлшемдері уақыт бойынша шаршы ұзындық L²T⁻¹. Қоса берілген суретте, бөлшек көк түсті қисық бойымен қозғалатынын көріңіз. Белгілі бір t уақытында бөлшек B нүктесінде орналасқан, ал кейін, t + Δt уақытында, бөлшек C нүктесіне жетеді. Бөлшек қамтитын аймақ суретте жасыл түспен көрсетілген, ол AB және AC түзу кесінділерімен және бөлшектің қозғалатын қисығымен шектелген. Аудандық жылдамдықтың шамасы (яғни, аудандық жылдамдық) — бұл аймақтың ауданы Δt уақыт аралығына бөлінгенде, Δt нөлге жақындағандағы шегі. Вектор бағыты бөлшектің координат және жылдамдық векторларын қамтитын жазықтыққа перпендикуляр болып табылады, бұл оң қол ережесі деп аталатын конвенцияға сәйкес. Аудандық жылдамдықтың сақталуы — орталық күш әсерімен қозғалыстың жалпы қасиеті және классикалық механика шеңберінде бұрыштық импульстің сақталуымен тең.

Бұрыштық импульспен байланысы

Аралдық жылдамдық бұрыштық импульспен тығыз байланысты. Кез келген дененің орбиталық бұрыштық импульсі болады, және ол сол бастапқы нүктеге қатысты дененің ареалдық жылдамдығына тең, көбейту скалярлық тұрақтыға дейін. Бұрыштық импульстің маңызды қасиеті – ол орталық күштердің әсерінен сақталады (яғни, радиалды бағытта немесе бастапқы нүктеге қарай немесе одан алыс әрекет ететін күштер). Тарихи тұрғыдан алғанда, бұрыштық импульстің сақталу заңы толығымен ареалдық жылдамдықпен сипатталған. Бұл Кеплердің екінші заңының ерекше жағдайы, ол планетаның Күнді бастапқы нүкте ретінде алғандағы ареалдық жылдамдығы уақытқа қарай тұрақты екенін көрсетеді. Планетаға әсер ететін гравитациялық күш шамамен орталық күш болып табылады (өйткені планетаның массасы Күннің массасына қарағанда кішкентай), сондықтан планетаның бұрыштық импульсі (демек, ареалдық жылдамдығы) (шамамен) тұрақты болуы керек. Исаак Ньютон Кеплердің екінші заңының динамикалық маңыздылығын бірінші болып таныған ғалым болды. Ол 1684 жылы қозғалыс заңдарының көмегімен, белгілі бір ортаға тартылатын кез келген планета тең уақыт аралығында тең аудандарды жуып тастайтынын дәлелдеді. Осы себепті бұрыштық импульстің сақталу заңы тарихи түрде «тең аудандар принципі» деп аталды. Бұрыштық импульстің сақталу заңы кейінірек кеңейтілді және ареалдық жылдамдық түсінігі арқылы оңай сипатталмайтын күрделі жағдайларға жалпыландырылды. Бұрыштық импульстің сақталу заңының қазіргі түрі Кеплердің екінші заңынан әлдеқайда көп нәрсені қамтитындықтан, қазіргі жұмыстарда «тең аудандар принципі» деген атау алынып тасталды. + Эксцентрицитеттері әртүрлі планеталардың орбиталары. Қызыл сәуле тұрақты бұрыштық жылдамдықпен және планетамен бірдей орбиталық кезеңмен айналады, S: Күн негізгі фокуста, C: Эллипстің центрі, S': Екіншілік фокус. Әр жағдайда көрсетілген барлық секторлардың ауданы бірдей. Төмен Жоғары

Магниттік диполдармен байланысы

Аралдық жылдамдық классикалық электродинамикадағы магниттік дипольдер тұжырымдамасымен тығыз байланысты. Кез келген электр тогы берілген нүктеге қатысты магниттік диполь моменті деп аталатын (псевдо)векторлық шамаға ие. Егер ток бір ғана қозғалатын нүктелік зарядтан тұрса, онда кез келген нүктеге қатысты магниттік диполь моменті скалярлық коэффициентке дейін сол нүктеге қатысты зарядтың аралдық жылдамдығына тең болады. Ток көптеген, бірақ шекті сандағы қозғалатын нүктелік зарядтардан тұрған жағдайда, магниттік диполь моменті зарядтардың әрқайсысының диполь моменттерінің қосындысы болып табылады, демек, ол барлық зарядтардың аралдық жылдамдықтарының қосындысына пропорционалды. Токтағы зарядтардың саны шексіз болатын үздіксіздік лимитінде қосынды интегралға айналады; яғни, берілген нүктеге қатысты үздіксіз токтын магниттік диполь моменті скалярлық коэффициентке дейін ток жолы бойынша аралдық жылдамдық интегралына тең. Егер ток жолы жабық контур болса және ток контурдың барлық нүктелерінде бірдей болса, онда бұл интеграл таңдалған нүктеге тәуелді болмайды, сондықтан магниттік диполь моменті ток контурымен байланысты негізгі тұрақты болады.