Цялата физика се занимава с описване на това как се движат обектите и как определени количества, които притежават (напр. Енергия, инерция) се обменят помежду си и околната среда. Може би най-фундаменталната величина, управляваща движението, е силата, която е описана от законите на Нютон.
Когато си представяте сили, вероятно си представяте, че обектите са изтласкани или изтеглени по права линия. Всъщност там, където за първи път сте изложени на концепцията за сила в курса по физика, това е сценарият, пред който сте представени, защото е най-простият.
Но физическите закони, управляващи въртеливото движение, включват съвсем различен набор от променливи и уравнения, дори ако основните принципи са едни и същи. Едно от тези специални количества евъртящ момент, който често действа за въртене на валове в машините.
Какво е сила?
Силата, казано по-просто, е тласък или издърпване. Ако нетният ефект на всички сили, действащи върху даден обект, не бъде отменен, тогава тази нетна сила ще накара обекта да се ускори или да промени скоростта си.
Противно, може би на вашата собствена интуиция, както и на идеите на древните гърци, сила не е така необходими за преместване на обект с постоянна скорост, за ускорение се определя като скоростта на промяна на скорост.
Акоа= 0, промяна вv= 0 и не е необходима сила, за да може обектът да продължи да се движи, при условие че върху него не действат други сили (включително въздушно съпротивление или триене).
В затворена система, ако сумата от всички присъстващи сили е нулаисумата от всички налични въртящи моменти също е нула, системата се счита за включенаравновесие, тъй като нищо не го принуждава да промени движението си.
Обяснен въртящ момент
Ротационният аналог на силата във физиката е въртящ момент, представен отT.
Въртящият момент е критичен компонент на практически всеки вид инженерно приложение, което можем да си представим; всяка машина, която включва въртящ се вал, включва компонент на въртящия момент, който представлява почти целия свят на транспорта, заедно със селскостопанско оборудване и много повече в индустриалния свят.
Общата формула за въртящия момент се дава от
T = F × r × \ sin θ
КъдетоFе силата, приложена към лоста с дължина на лостаrпод ъгълθ. Тъй като sin 0 ° = 0 и sin 90 ° = 1, можете да видите, че въртящият момент е максимален, когато силата се прилага перпендикулярно на лоста. Когато мислите за опит с дълги гаечни ключове, който може да сте имали, това вероятно има интуитивен смисъл.
- Въртящият момент има същите единици като енергията (Нютонметър), но в случая на въртящ момент това еникоганаричани „джаули“. И за разлика от енергията, въртящият момент е векторна величина.
Формула на въртящия момент на вала
За да изчислите въртящия момент на вала - например, ако търсите формула на въртящия момент на разпределителния вал - първо трябва да посочите вида на вала, за който говорите.
Това е така, защото шахтите, които например са издълбани и съдържат цялата си маса в цилиндричен пръстен, се държат по различен начин от плътните шахти със същия диаметър.
За усукване както на кухи, така и на твърди валове, се нарича количествонапрежение на срязване,представен отτ(гръцката буква тау), влиза в игра. Също такаполярен момент на инерция на дадена област, J, количество, подобно на масата при ротационни проблеми, влиза в сместа и е специфично за конфигурацията на вала.
Общата формула за въртящ момент на вала е:
T = τ × \ frac {J} {r}
къдетоrе дължината и посоката на рамото на лоста. За здрав вал,Jима стойността на (π / 2)r4.
За издълбана шахта,Jвместо това е (π / 2) (ro4 – ri4), къдетоro и ro са външният и вътрешният радиус на вала (твърдата част отвън на празния цилиндър).