16.10 : Torksuz Hareket

Torksuz hareket, üzerine hiçbir dış tork etki etmediğinde katı bir cismin uzaydaki hareketini ifade eder. Bu tür hareketler uzay gibi dış kuvvetlerin ve sürtünmelerin olmadığı ortamlarda da gözlemlenebilir. Örneğin, Mars'ın uzayda dönmesi torksuz bir harekettir. Mars eksenel simetrik bir nesnedir, yani döndüğü z ekseni olarak adlandırılan bir simetri eksenine sahiptir. Dönen referans çerçevesi, Mars'ın kütle merkezi başlangıç noktasında olacak şekilde tanımlanır. Bu düzenleme x ve y eksenlerine göre eylemsizlik momentlerinin eşit olmasını sağlar.

Mars'ın hareketini daha ayrıntılı analiz etmek için ek bir eylemsiz referans çerçevesi kullanılır. Bu eylemsizlik çerçevesinde, pozitif Z ekseni Mars'ın açısal momentum vektörüyle aynı hizadadır. Dönen çerçevenin pozitif z ekseni ile bir teta (θ) açısı oluşturur. Mars'ın açısal momentumu birim vektörler kullanılarak iki farklı şekilde ifade edilebilir. Bu birim vektörlerin bileşenleri eşitlenerek nesnenin açısal hızı için bir denklem elde edilebilir. Ayrıca açısal hızı açısal yer değiştirme cinsinden ifade edip bileşenleri bir kez daha eşitleyerek, Mars'ta yaşayan torksuz, eksenel simetrik, katı nesnemizin hareket denklemine ulaşılır.

Mars'ın hareketi boyunca açısal momentumu, devinimi, dönüşü ve θ açısı sabit kalır. Bu sabitler, Mars'ın torksuz hareketinin ilgi çekici dinamiklerini ortaya koyuyor.