Mikä on Gyration -säde?

Keilaussäde määritellään akselin ja pyörivän järjestelmän suurimman hitauspisteen väliseksi etäisyydeksi. Vaihtoehtoisia nimiä ovat gyration säde ja gyradius. Pyörivän esineen osien välinen keskimääräinen neliöetäisyys suhteessa akseliin tai gravitaatiokeskukseen on avaintekijä kehityksen säteen laskemisessa.
Gyraatiosäde soveltuu rakenne-, kone- ja molekyylitekniikkaan. Se on merkitty pienillä kirjaimilla k tai r ja isoilla kirjaimilla R. Rakenneinsinöörit käyttävät gyradius -laskentaa palkin jäykkyyden ja taipumisen mahdollisuuksien arvioimiseen. Rakenteellisesti pyöreällä putkella on sama gyradius joka suuntaan, mikä tekee sylinteristä sopivimman pilarirakenteen vääntymisen estämiseksi.

Vaihtoehtoisesti pyörivän kohteen gyraatiohitauden säde voidaan kuvata pyörivällä esineellä etäisyydellä akselista esineen rungon raskaimpaan kohtaan, joka ei muuta pyörimishitautta. Näissä sovelluksissa gyraation säde (R) kaava esitetään keskiarvona neliönä toinen hitausmomentti (I) jaettuna poikkileikkausalueella (A). Muita kaavoja käytetään mekaanisiin ja molekyylisovelluksiin.

Mekaanisissa sovelluksissa esineen massaa käytetään laskemaan pyörimissäde (r) poikkipinta-alan (A) sijasta, kuten käytettiin edellisessä kaavassa. Koneenrakennuskaava voidaan laskea käyttämällä massahitausmomenttia (I) ja kokonaismassaa (m). Siksi pyörimissylinterin kaavan säde on yhtä suuri kuin hitausmomentin (I) keskimääräinen neliö neliö jaettuna kokonaismassalla (m).

Molekyylisovellukset juurtuvat polymeerifysiikan tutkimukseen, jossa gyradius -polymeeri edustaa tietyn molekyylin proteiinin kokoa. Molekyylitekniikan ongelmassa syntyvän säteen määrittämiskaavaa helpottaa kahden monomeerin keskimääräinen etäisyys. Tästä seuraa, että pyöristyssäde tässä mielessä vastaa kyseisen etäisyyden keskimääräistä neliötä. Edellyttäen polymeeriketjujen luonteen, molekyylisovelluksen pyöristymissäteen ymmärretään olevan kaikkien polymeerimolekyylien keskiarvo tietylle näytteelle ajan mittaan. Toisin sanoen gyraation säteen proteiini on keskimääräinen gyradius.

Teoreettiset polymeerifyysikot voivat verrata malleja todellisuuteen röntgensäteilytekniikan ja muiden valonsirontatekniikoiden avulla. Staattista valonsirontaa ja pienikulmaista neutronien sirontaa käytetään myös polymeerifysiikassa ja molekyylitekniikassa käytettyjen teoreettisten mallien tarkkuuden ja tarkkuuden tarkistamiseen. Näitä analyysejä käytetään tutkimaan polymeerien mekaanisia ominaisuuksia ja kineettisiä reaktioita, joihin voi liittyä muutoksia molekyylirakenteissa.