Celá fyzika se zabývá popisem toho, jak se objekty pohybují a jak jsou vyměňována určitá množství, která mají (např. Energie, hybnost), navzájem a s prostředím. Snad nejzásadnější veličinou, která řídí pohyb, je síla, kterou popisují Newtonovy zákony.
Když si představujete síly, pravděpodobně si představíte, že objekty budou tlačeny nebo taženy v přímce. Ve skutečnosti, když jste poprvé vystaveni konceptu síly v kurzu fyzikální vědy, jedná se o ten druh scénáře, který se vám nabízí, protože je nejjednodušší.
Ale fyzikální zákony, které řídí rotační pohyb, zahrnují celou řadu proměnných a rovnic, i když jsou základní principy stejné. Jedno z těchto zvláštních množství jetočivý moment, který často působí na otáčení hřídelí ve strojích.
Co je síla?
Síla, jednoduše řečeno, je tlak nebo tah. Pokud čistý účinek všech sil působících na objekt není zrušen, pak tato čistá síla způsobí zrychlení objektu nebo změnu jeho rychlosti.
Na rozdíl od vaší vlastní intuice a představ starověkých Řeků síla možná není potřebné k pohybu objektu konstantní rychlostí, protože zrychlení je definováno jako rychlost změny rychlost.
LiA= 0, změna vproti= 0 a není nutná žádná síla, aby se objekt mohl stále pohybovat, pokud na něj nepůsobí žádné jiné síly (včetně odporu vzduchu nebo tření).
V uzavřeném systému, pokud je součet všech přítomných sil nulovýasoučet všech přítomných momentů je také nula, systém se považuje za inrovnováha, protože nic ho nepřinutí změnit svůj pohyb.
Vysvětlený točivý moment
Rotačním protějškem síly ve fyzice je točivý moment, představovaný symbolemT.
Točivý moment je kritickou součástí prakticky každého druhu inženýrských aplikací, jaké si lze představit; každý stroj, který obsahuje rotující hřídel, obsahuje momentovou složku, která představuje téměř celý dopravní svět, spolu s farmářským vybavením a mnohem více v průmyslovém světě.
Obecný vzorec pro točivý moment je dán vztahem
T = F × r × \ sin θ
KdeFje síla působící na rameno páky o délcerpod úhlemθ. Protože sin 0 ° = 0 a sin 90 ° = 1, můžete vidět, že krouticí moment je maximalizován, když je síla vyvíjena kolmo na páku. Když přemýšlíte o jakékoli zkušenosti s dlouhými klíči, které jste možná měli, má to pravděpodobně intuitivní smysl.
- Točivý moment má stejné jednotky jako energie (newtonmetr), ale v případě točivého momentu to jenikdyoznačovaný jako „Joules“. A na rozdíl od energie je točivý moment vektorová veličina.
Vzorec točivého momentu hřídele
Chcete-li vypočítat točivý moment hřídele - například pokud hledáte vzorec točivého momentu vačkového hřídele - musíte nejprve určit druh hřídele, o kterém mluvíte.
Je to proto, že hřídele, které jsou například vyhloubeny a obsahují veškerou svou hmotu ve válcovém prstenci, se chovají jinak než plné hřídele stejného průměru.
Pro kroucení na dutých i plných hřídelích se nazývá veličinasmykové napětí,reprezentovánoτ(řecké písmeno tau). Taképolární moment setrvačnosti oblasti, J, množství podobné hmotě při rotačních problémech, vstupuje do směsi a je specifické pro konfiguraci hřídele.
Obecný vzorec pro točivý moment na hřídeli je:
T = τ × \ frac {J} {r}
kderje délka a směr ramene páky. Pro plnou hřídelJmá hodnotu (π / 2)r4.
U vyhloubeného hřídeleJmísto toho je (π / 2) (rÓ4 – ri4), kdero a rÓ jsou vnější a vnitřní poloměry hřídele (plná část vně prázdného válce).