Кіріспе

3D кеңістікте векторлардың бағытын түсінуге арналған есте сақтау құралы үш өлшемді вектор геометриясы. Математика мен физикада оң қол ережесі – бұл конвенция және есте сақтау құралы, ол үш өлшемді кеңістіктегі осьтердің бағытын анықтауға, екі вектордың векторлық көбейтіндісінің бағытын анықтауға, сондай-ақ магнит өрісінде ток өткізгіш сымға түсетін күштің бағытын анықтауға пайдаланылады. Оң және сол қол ережелерінің әртүрлілігі үш өлшемді кеңістіктің үш осінің екі түрлі бағытта орналасуы мүмкін екенін көрсетеді. Мұны қолдарыңызды алақандарыңыз жоғары қарап, саусақтарыңызды бүктеген күйде ұстап көру арқылы түсінуге болады. Егер саусақтардың иілуі бірінші немесе x осінен екінші немесе y осіне қарай қозғалысты көрSetse, үшінші немесе z осі оң немесе сол бағайтпен бағытталуы мүмкін.

Тарих

Оң қол ережесі 19-ғасырдан бастап үш өлшемдегі координаттық осьтердің оң бағытын анықтау тәсілі ретінде қолданылған. Уильям Роуэн Гамильтон, үш өлшемді айналымдарды бейнелейтін математикалық жүйе – кватернионды жасағаны үшін танымал, осы конвенцияны енгізуге жиі жатқызылады. Кватерниондар жағдайында екі векторлы кватернионның Гамильтон көбейтіндісі скалярлық және векторлық компоненттерден тұратын кватернионды береді. Джозиа Уиллард Гиббс осы компоненттерді нүктелік және қиылыс көбейтіндісі ретінде жеке қарастыру векторлық формализмді жеңілдететінін мойындады. Үлкен пікірталасқа дейін, негізгі бағыт Гамильтонның кватерниондық жүйесінен Гиббстің үш векторлық жүйесіне ауысты. Бұл өзгеріс қазіргі заманда оң қол ережесін кеңінен қолдануға әкелді. Екі вектордың қиылыс көбейтіндісі – оң қол ережесімен берілген жазықтыққа перпендикуляр вектор: Егер оң қолыңыздың көрсеткіш саусағын және ортаңғы саусағын бағытталған векторларға қойсаңыз, онда бас бармағыңыз осы векторлардың қиылыс көбейтіндісінің бағытын көрсетеді. Физикада оң қол ережесін 19-шы ғасырдың аяғында Джон Флеминг өзінің «Магниттер мен электр тоқтары» кітабында енгізді. Флеминг индуцирленген электр қозғалтқыш күшінің бағытын өткізгіштің қозғалысы мен магнит өрісінің бағытына сүйене отырып, келесідей сипаттады: «Егер өткізгіш, ортаңғы саусақпен бейнеленген, магнит ағыны өрісінде қозғалса, оның бағыты көрсеткіш саусақтың бағытымен бейнеленеді, ал қозғалыс бағыты бас бармақтың бағытында болады, онда осы өткізгіште туындаған электр қозғалтқыш күші ортаңғы саусақ көрсеткен бағытпен көрсетіледі». (Егер осьтердің оң немесе теріс бағыты болмаса, онда қолдықтың маңызы жоқ.)

Айналмалы дене

Математикада айналатын дене әдетте айналу осі бойындағы псевдовектормен көрсетіледі. Вектордың ұзындығы айналу жылдамдығын, ал ось бағыты оң қол ережесі бойынша айналу бағытын көрсетеді: оң қол саусақтары айналу бағытында жиырылып, оң бармақ осьтің оң бағытына қаратылады. Бұл векторлық көбейтуді қолданып, қарапайым есептеулер жасауға мүмкіндік береді. Дененің ешбір бөлігі ось жебесінің бағытында қозгалмайды. Егер бармақ солтүстікке қараса, Жер оң қол ережесі бойынша айналады (проградтық қозғалыс). Бұл Күн, Ай және жұлдыздардың сол қол ережесі бойынша батысқа қарай айналып тұрғандай көрінуіне себеп болады.

Шпильдер мен бұрандалар

Геликс – белгілі бір осьтің айналасында бұралап қозғалатын нүктеден түзілген қисық сызық, ал бұл ось z осі бойымен жоғары немесе төмен жылжиды. Геликстер оң және сол жақты болуы мүмкін, мұнда бүгілген саусақтар айналу бағытын, ал бас бармақ z осі бойымен жылжу бағытын көрсетеді. Бұранданың сыртқы жіптері геликс түрінде болады, сондықтан бұрандалар оң немесе сол жақты болуы мүмкін. Бұранданы дұрыс бекіту немесе босату үшін жоғарыдағы ережелерді қолдану керек: егер бұранда оң жақты болса, оң қолдың бармағын тесікке бағыттап, оң қолдың бүгілген саусақтарының бағытымен (яғни сағат тілі бойынша) бұру бұранданы бекітеді, ал тесіктен кері бағыттап, жаңа бағытқа (яғни сағат тіліне қарсы) бұру бұранданы босатады.

Көгерістің бағыты және қалыпты векторлар

Векторлық есептеуде беттің нормальдық векторын оның шекаралық қисығымен байланыстыру қажет. Егер бет S-тің белгілі бір нормальдық бағыты 'n̂' (S-ке қатысты "жоғары бағытты" таңдау) болса, онда S-тің айналасындағы шекаралық қисық C оң бағытты деп есептеледі, егер оң қолдың басы 'n̂' бағытына қаратылып, қалған саусақтары шекаралық қисық C-нің бағыты бойынша иілсе.

Электромагнетизм

Электр қуаты (қалыпты токпен берілген бағытпен) ұзын тік сымда ағып жатқанда, ол сымның айналасында оң қол ережесіне сәйкес цилиндрлік магнит өрісін жасайды. Магниттік сызықтың дәстүрлі бағыты компастың инесі арқылы беріледі. Электромагнит: Сымның айналасындағы магнит өрісі салыстырмалы түрде әлсіз. Егер сым спиральға орап тұрса, онда спираль ішіндегі барлық өріс сызықтары бір бағытта болады және әрбір келесі орам басқаларын күшейтеді. Геликстің ілгерілеуі, токтың дөңгелек емес бөлігі және өріс сызықтары барлығы оң z бағытына бағытталады. Магниттік монополь болмағандықтан, өріс сызықтары +z шетінен шығып, спираль сыртынан айналып, -z шетінен қайта кіреді. Сызықтардың шығу +z нүктесі солтүстік полюс деп анықталады. Егер оң қолдың саусақтары токтың дөңгелек компоненті бағытында бүктелсе, оң бармағы солтүстік полюске сілтейді. Лоренц күші: Егер электр заряды магнит өрісі арқылы қозғалса, ол Лоренц күшіне сәйкес күшті сезінеді, оның бағыты оң қол ережесімен беріледі. Егер көрсеткіш саусағы зарядтың ағысы бағытын (яғни токты) және ортаңғы саусағы кеңістіктегі магнит өрісінің бағытын көрсетсе, зарядқа әсер ететін күштің бағыты бас бармағымен бейнеленеді. Заряд қозғалғандықтан, күш бөлшектің жолын иеді. Иілу күші векторлық көбейту арқылы есептеледі. Бұл иілу күші бөлшектің жылдамдығы мен магнит өрісінің күшімен пропорционалды екенін білдіреді. Күш бөлшектің бағыты мен магнит өрісі перпендикуляр болғанда ең жоғары болады, басқа кез келген бұрышта азаяды және бөлшек өріске параллель қозғалғанда нөлге тең болады.

Ампердің оң қолмен ұсталу ережесі

Ампердің оң қолмен ұстау ережесі, сондай-ақ оң қолды бұранда ережесі, кофе кесесі ережесі немесе тығын бұрауы ережесі деп те аталады; дененің, магнит өрісінің немесе сұйықтықтың айналуын көрсететін векторды (мысалы, Эйлер векторын) анықтау қажет болғанда немесе керісінше, айналу қалай жүзеге асырылатынын түсіну үшін айналу векторын анықтау қажет болғанда қолданылады. Ол ток пен ток тудырған магнит өрісіндегі магниттік күш сызықтары арасындағы байланысты ашады. Амперге физик Ханс Кристиан Эрстед шабыттандырды, ол электр тогы бар сымның жанында инелердің айналып тұрғанын байқап, электр тогы магнит өрістерін жасай алады деген қорытындыға келді.

Мета-математикалық мәселелер

Көптеген математикалық ұғымдардан өзгеше, оң жақты координата жүйесінің мәнін математикалық аксиомалармен түсіндіру мүмкін емес. Оның орнына, анықтамасы физикалық әлемдегі хиральды құбылыстарға байланысты, мысалы, оң және сол қолдардың мәдени тұрғыдан беріліп отырған мағынасы, көпшілік адамдардың оң қолды басым етуі, немесе әлсіз күшпен байланысты кейбір құбылыстар.