Зміст
Уявіть собі це: потрібно відкрутити болт з дерев’яної дошки. Ви знайдете гайковий ключ правильного розміру і закріпите його на болті. Для того, щоб почати розкручувати гайковий ключ, потрібно потримати ручку і потягнути або натиснути в напрямку, перпендикулярному рукоятці гайкового ключа. Натискаючи на напрямок гайкового ключа, не застосувати крутний момент до болта, і він не розпушиться.
Крутний момент - це вплив, який обчислюється із сил, що впливають на обертальний рух або викликають обертання навколо осі.
Загальна фізика крутного моменту
Формула для визначення крутного моменту, τ є τ = r × F, де r - важіль і Ж сила. Пам'ятайте, r, τ, і Ж - це всі величини вектора, тому операція не є скалярним множенням, а векторним перехресним добутком. Якщо кут, θ, між важелем і силою відомо, то величину крутного моменту можна обчислити як τ = r F sin (θ).
Стандартна одиниця крутного моменту або SI - метри Ньютона, або Нм.
Чистий крутний момент означає обчислення отриманого крутного моменту від н різні сили, що сприяють. Таким чином:
Sigma ^ n_i vec { tau} = Sigma ^ n_i r_i F_i sin ( theta)Як і в кінематиці, якщо сума крутних моментів дорівнює 0, то об'єкт знаходиться в обертальній рівновазі, тобто він не є ні прискорюючим, ні уповільнюючим.
Лексика фізики крутного моменту
Рівняння крутного моменту забита важливою інформацією про те, як створюється крутний момент, і як обчислити чистий крутний момент. Розуміння понять у рівнянні допоможе завершити загальний розрахунок чистого крутного моменту.
По-перше, вісь обертання - це точка, щодо якої відбуватиметься обертання. Для прикладу моменту гайкового ключа вісь обертання проходила через центр болта, оскільки гайковий ключ буде обертатися навколо болта. Для пилорами вісь обертання - це середина лавки, де розміщена опора, і діти на кінцях пилорами застосовують крутний момент.
Далі відстань між віссю обертання та прикладеною силою називається важелем. Визначення важеля може бути складним, оскільки це векторна кількість, тому потенційно існує багато можливих важелів, але лише одна правильна.
Нарешті, лінія дії - це уявна лінія, яку можна продовжити від прикладеної сили, щоб визначити руку важеля.
Приклад Розрахунок крутного моменту
Найкращий спосіб почати більшість фізичних проблем - це скласти картину ситуації. Іноді ця картина описується як діаграма вільного тіла (FBD), де намальований об'єкт, на який діють сили, а сили намальовані як стрілки з позначенням їх напряму та величини. Інша важлива інформація, яку слід додати до ФБР, - це координатні осі та вісь обертання.
Для вирішення чистого крутного моменту важлива точна діаграма вільного кузова.
Крок 1: Накресліть ФБР і включіть координатні осі. Позначте вісь обертання.
Крок 2: Намалюйте всі сили, що діють на тіло, використовуючи інформацію, подану для точного розміщення сил відносно осі обертання.
Крок 3: Для визначення важільної ручки (що, ймовірно, задано в задачі), продовжте лінію дії від сили, щоб важіль важеля можна було провести через вісь обертання та перпендикулярно до сили.
Крок 4: Інформація з проблеми може дати інформацію про кут між важелем та силою, таким чином, щоб внесок у крутний момент можна було обчислити: τi = ri Жi гріх (θi).
Крок 5: Складіть кожен внесок від кожної з N сил, щоб визначити чистий крутний момент.