درجه آزادی (فیزیک و شیمی)

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

تعداد متغیرهای شدتی مانند دما، فشار، غلظت و ... که باید بطور دلخواه برای تعریف کامل شرایط سیستم ثابت در نظر گرفته شوند، درجه آزادی نامیده می‌شود. از دیدگاه دیگر می‌توان گفت درجهٔ آزادی هر سیستم تعداد متغیرهای شدتی مستقلی است که می‌توان تغییر داد بدون اینکه تعداد یا ترکیب فازهای در حال تعادل سیستم تغییر کند. یک سیستم بر حسب وجود درجه آزادی صفر، یک، دو و ... به صورت سیستم ثابت، تک متغیره، دو متغیره و ... معرفی می‌گردد. تعداد درجات آزادی را می‌توان از رابطهٔ گیبس بدست آورد.

تعداد درجات آزادی یک جسم برابر است با حداقل تعداد مختصات مستقل که موقعیت آن جسم را بطور کامل تعیین می‌نماید. این تعریف بنیادین از تعداد درجات آزادی در مهندسی مکانیک، رباتیک، مهندسی سازه و... استفاده می‌شود.

به عبارت دیگر، تعداد مولفه‌هایی را که برای توصیف و مشخص کردن یک سیستم بکار می‌روند، درجه آزادی (به انگلیسی: Degree of Freedom) آن سیستم میگویند.

فرض کنید که یک نوسانگر ساده در امتداد محور ایکس X محصور شده باشد. انرژی این نوسانگر را از روی مولفه‌های "موقعیت" (x) (position)و "اندازه حرکت" (p)(momentum) آن می‌توان مشخص نمود. پس این نوسانگر دارای درجه آزادی " ۲ " می‌باشد.

درجه آزادی مولکول های گازی[ویرایش]

در فضای سه بعدی، سه درجه آزادی با حرکت ذره مشخص می شود. یک مولکول دو اتمی گازی دارای 6 درجه آزادی است که شامل مودهای انتقالی، چرخشی و ارتعاشی می باشد.

جستارهای وابسته[ویرایش]