Представете си това: Трябва да развиете болт от дървена дъска. Намирате правилния размер гаечен ключ и го закрепвате към болта. За да започнете да разхлабвате ключа, трябва да хванете дръжката и да дръпнете или натиснете в посока, която е перпендикулярна на дръжката на гаечния ключ. Натискането по посока на гаечния ключ няма да приложи въртящ момент към болта и няма да се разхлаби.
Въртящият момент е влиянието, което се изчислява от сили, които оказват въртеливо движение или причиняват въртене около оста.
Обща физика на въртящия момент
Формулата за определяне на въртящия момент,τе
\ tau = r \ пъти F
къдетоrе лостовото рамо иFе силата. Помня,r, τ, иFса всички векторни величини, като по този начин операцията не е скаларно умножение, а векторно кръстосано произведение. Ако ъгълът,θ, между рамото на лоста и силата е известно, тогава величината на въртящия момент може да бъде изчислена като
\ tau = rF \ sin {\ theta}
Стандартната или SI единица за въртящ момент е Нютон метри, или Нм.
Нетният въртящ момент означава изчисляване на получения въртящ момент отнразлични допринасящи сили. Поради това:
\ Sigma ^ n_i \ vec {\ tau} = \ Sigma ^ n_i r_i F_i sin (\ theta)
Точно както в кинематиката, ако сумата на въртящите моменти е 0, тогава обектът е в ротационно равновесие, което означава, че нито ускорява, нито забавя.
Речникът за физика на въртящия момент
Уравнението на въртящия момент е претъпкано с важна информация за това как се генерира въртящ момент и как да се изчисли нетен въртящ момент. Разбирането на условията в уравнението ще ви помогне да завършите общо изчисление на нетния въртящ момент.
Първо, оста на въртене е точката, около която ще се случи въртенето. За примера на въртящия момент на гаечния ключ оста на въртене беше през центъра на болта, тъй като гаечният ключ ще се върти около болта. За трион, оста на въртене е средата на пейката, където е поставена опорната точка, а децата в краищата на триона прилагат въртящия момент.
След това разстоянието между оста на въртене и приложената сила се нарича рамо на лоста. Определянето на лоста на лоста може да бъде сложно, тъй като е векторна величина, поради което има потенциално много възможни лостове на лоста, но само едно правилно.
И накрая, линията на действие е въображаема линия, която може да бъде удължена от приложената сила, за да се определи рамото на лоста.
Пример за изчисляване на въртящия момент
Най-добрият начин да започнете повечето физически проблеми е да нарисувате картина на ситуацията. Понякога тази картина се описва като диаграма на свободното тяло (FBD), където обектът, върху който е силите действат е изтеглено, а силите са изтеглени като стрелки с тяхната посока и величина етикетирани. Друга важна информация, която трябва да добавите към FBD, са координатните оси и оста на въртене.
За решаването на нетния въртящ момент критична е точната диаграма на свободното тяло.
Стъпка 1: Начертайте FBD и включете координатни оси. Обозначете оста на въртене.
Стъпка 2: Начертайте всички сили, които действат върху тялото, като използвате дадената информация, за да поставите точно силите спрямо оста на въртене.
Стъпка 3: За да определите рамото на лоста (което вероятно е дадено в проблема), удължете линията на действие от силата, така че рамото на лоста да може да бъде изтеглено през оста на въртене и перпендикулярно на сила.
Стъпка 4: Информацията от проблема може да даде информация за ъгъла между рамото на лоста и силата, така че приносът към въртящия момент може да бъде изчислен:
\ tau_i = r_iF_i \ sin {\ theta_i}
Стъпка 5: Съберете всеки принос от всяка от N сили, за да определите нетния въртящ момент.
