Představte si toto: Musíte odšroubovat šroub z dřevěného prkna. Najdete klíč správné velikosti a připevníte jej ke šroubu. Chcete-li začít uvolňovat klíč, musíte držet rukojeť a táhnout nebo tlačit ve směru, který je kolmý na rukojeť klíče. Zatlačení ve směru klíče nebude působit na šroub točivým momentem a neuvolní se.
Točivý moment je vliv, který se počítá ze sil, které ovlivňují rotační pohyb nebo způsobují rotaci kolem osy.
Obecná fyzika točivého momentu
Vzorec pro stanovení točivého momentu,τje
\ tau = r \ krát F
kderje rameno páky aFje síla. Pamatovat si,r, τ, aFjsou všechny vektorové veličiny, takže operace není skalární násobení, ale vektorový součin. Pokud úhelθ, mezi ramenem páky a silou je známo, lze velikost točivého momentu vypočítat jako
\ tau = rF \ sin {\ theta}
Standardní nebo SI jednotka točivého momentu je Newton metrů nebo Nm.
Čistý točivý moment znamená výpočet výsledného točivého momentu znrůzné přispívající síly. Tím pádem:
\ Sigma ^ n_i \ vec {\ tau} = \ Sigma ^ n_i r_i F_i sin (\ theta)
Stejně jako v kinematice platí, že pokud je součet momentů 0, pak je objekt v rotační rovnováze, což znamená, že ani nezrychluje, ani nezpomaluje.
Slovník pro fyziku točivého momentu
Rovnice točivého momentu je nabitá důležitými informacemi o tom, jak se generuje točivý moment a jak vypočítat čistý točivý moment. Pochopení výrazů v rovnici vám pomůže dokončit obecný výpočet čistého točivého momentu.
Nejprve je osa otáčení bodem, kolem kterého dojde k otáčení. U příkladu točivého momentu klíče byla osa otáčení středem šroubu, protože klíč se bude otáčet kolem šroubu. U houpačky je osa otáčení uprostřed lavice, kde je umístěn otočný bod, a děti na koncích houpačky používají moment.
Dále se vzdálenost mezi osou otáčení a aplikovanou silou nazývá rameno páky. Určení ramene páky může být obtížné, protože se jedná o vektorovou veličinu, takže existuje potenciálně mnoho možných ramen páky, ale pouze jedno správné.
A konečně, linie působení je imaginární linie, kterou lze z působící síly prodloužit, aby se určilo rameno páky.
Příklad výpočtu točivého momentu
Nejlepším způsobem, jak zahájit většinu fyzikálních problémů, je udělat si obrázek o situaci. Někdy je tento obrázek popsán jako diagram volného těla (FBD), kde je objekt, na kterém síly, které působí, jsou nakresleny a síly jsou nakresleny jako šipky s jejich směrem a velikostí označeno. Další důležité informace, které můžete přidat do svého FBD, jsou osy souřadnic a osa otáčení.
Pro řešení čistého točivého momentu je zásadní přesný diagram volného těla.
Krok 1: Nakreslete FBD a zahrňte souřadnicové osy. Označte osu otáčení.
Krok 2: Nakreslete všechny síly působící na tělo pomocí poskytnutých informací k přesnému umístění sil vzhledem k ose otáčení.
Krok 3: Chcete-li určit rameno páky (což je pravděpodobně dáno problémem), natáhněte linii působení od síla, takže rameno páky může být taženo osou otáčení a kolmo k platnost.
Krok 4: Informace z problému mohou poskytnout informace o úhlu mezi ramenem páky a silou, takže lze vypočítat příspěvek k momentu:
\ tau_i = r_iF_i \ sin {\ theta_i}
Krok 5: Sečtěte každý příspěvek od každé ze N sil a určete čistý točivý moment.