Τι είναι η αντίδραση ροπής;

Η αντίδραση της ροπής είναι το ισοδύναμο του τρίτου νόμου του Νεύτωνα για τα γωνιακά συστήματα. Είναι συνέπεια του νόμου της διατήρησης της γωνιακής ορμής. Στα ελικόπτερα, αναγκάζει το υπόλοιπο όχημα να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από τις λεπίδες. Στα ποδήλατα και τις μοτοσυκλέτες, επιτρέπει στους αναβάτες να κάνουν τροχό.

Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, που αναπτύχθηκε από τον Άγγλο μαθηματικό και φυσικό Isaac Newton, δηλώνει ότι για κάθε δράση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Αυτός ο νόμος χρησιμοποιείται γενικά στο πλαίσιο γραμμικών δυνάμεων, αλλά ισχύει και σε γωνιακά ή περιστρεφόμενα συστήματα. Η γωνιακή αναλογία της δύναμης είναι η ροπή. Με τον ίδιο τρόπο που μια γραμμική δύναμη μπορεί να επιταχύνει μια μάζα γραμμικά, μια ροπή μπορεί να προκαλέσει τη γωνιακή επιτάχυνση μιας μάζας. Η ίση και αντίθετη αντίδραση σε μια ροπή ονομάζεται αντίδραση ροπής.

Η διαχείριση αυτής της αντίδρασης είναι θεμελιώδες μέρος της πτήσης με ελικόπτερο. Ένα ελικόπτερο δημιουργεί ανύψωση περιστρέφοντας ένα σύνολο λεπίδων, οι οποίες εκτρέπουν τον αέρα προς τα κάτω. Η ίση και αντίθετη αντίδραση αυτής της δύναμης προς τα κάτω στον αέρα είναι η προς τα πάνω δύναμη στο ελικόπτερο. Οι περιστρεφόμενες λεπίδες περιλαμβάνουν επίσης μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Καθώς ο κινητήρας περιστρέφει τις λεπίδες προς τη μία κατεύθυνση, το υπόλοιπο ελικόπτερο τείνει να περιστρέφεται προς την άλλη.

Ο ουραίος ρότορας σε ένα ελικόπτερο αντισταθμίζει την αντίδραση ροπής που προκαλείται από τον κινητήρα που προσπαθεί να περιστρέψει τα κύρια πτερύγια. Συνήθως αποτελείται από ένα μικρότερο σετ λεπίδων προσανατολισμένο να φυσάει αέρα οριζόντια. Όταν η δύναμη που δημιουργείται από τον ουραίο ρότορα ακυρώνει ακριβώς την αντίδραση ροπής, ένα ελικόπτερο μπορεί να επιτύχει σταθερή πτήση. Χωρίς ουραίο ρότορα, ένα συνηθισμένο ελικόπτερο θα άρχιζε να περιστρέφεται ανεξέλεγκτα προς την αντίθετη κατεύθυνση από τα κύρια πτερύγια.

Το Boeing CH-47 Chinook είναι ένα ελικόπτερο που λύνει το πρόβλημα της ροπής με διαφορετικό τρόπο. Χρησιμοποιεί δύο συγκρίσιμα σετ πτερυγίων, που ονομάζονται διαδοχικοί ρότορες, τα οποία περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αν και η περιστροφή κάθε ρότορα παράγει μια δική του αντίδραση ροπής, και οι δύο αντιδράσεις αλληλοεξουδετερώνονται. Ο σχεδιασμός του διπλού ρότορα χρησιμοποιείται σε πολλά ελικόπτερα που χρειάζονται ανύψωση βαρέων φορτίων.

Η αντίδραση ροπής είναι σημαντική και για τα επίγεια οχήματα. Μια μοτοσικλέτα λειτουργεί εφαρμόζοντας ροπή για να περιστρέφεται ο πίσω τροχός. Σε χαμηλές επιταχύνσεις, η αντίδραση ροπής δεν επαρκεί για να ξεπεράσει το βάρος του μπροστινού μέρους της μοτοσυκλέτας. Όταν ένας αναβάτης δίνει αρκετό γκάζι, ωστόσο, η αντίδραση μπορεί να προκαλέσει το μπροστινό μέρος της μοτοσικλέτας να σηκωθεί από το έδαφος ή να κάνει τροχό. Ακόμη και χωρίς επαφή με το έδαφος, η υπόλοιπη μοτοσικλέτα θα είχε την τάση να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση ενός επιταχυνόμενου πίσω τροχού.