Forestil dig dette: Du skal løsne en bolt fra en træplank. Du finder den rigtige størrelse skruenøgle og fastgør den til bolten. For at begynde at løsne skruenøglen skal du holde i håndtaget og trække eller skubbe i en retning, der er vinkelret på skruenøglens håndtag. Hvis du skubber i retning af skruenøglen, påføres bolten ikke et moment, og den løsnes ikke.
Moment er den indflydelse, der beregnes ud fra kræfter, der bevirker rotationsbevægelse eller forårsager rotation omkring en akse.
Generel momentfysik
Formlen til bestemmelse af drejningsmoment,τer
\ tau = r \ gange F
hvorrer håndtagsarmen ogFer kraften. Husk,r, τogFer alle vektormængder, således at operationen ikke er skalær multiplikation, men et vektorkrydsprodukt. Hvis vinklen,θ, mellem håndtagsarmen og kraften er kendt, kan størrelsen af drejningsmomentet beregnes som
\ tau = rF \ sin {\ theta}
Standard- eller SI-momentenheden er Newton meter eller Nm.
Nettomoment betyder beregning af det resulterende drejningsmoment franforskellige bidragende kræfter. Dermed:
\ Sigma ^ n_i \ vec {\ tau} = \ Sigma ^ n_i r_i F_i sin (\ theta)
Ligesom i kinematik, hvis summen af drejningsmomenterne er 0, så er objektet i rotationsligevægt, hvilket betyder, at det hverken accelererer eller decelererer.
Ordforrådet for drejningsmomentfysik
Momentligningen er fyldt med vigtige oplysninger om, hvordan drejningsmomentet genereres, og hvordan man beregner et nettomoment. At forstå vilkårene i ligningen hjælper dig med at gennemføre en generel nettomomentberegning.
For det første er rotationsaksen det punkt, som rotationen finder sted omkring. I eksemplet med skruenøgle drejningsmoment var rotationsaksen gennem midten af bolten, da skruenøglen roterer rundt om bolten. For en vippesav er rotationsaksen midt på bænken, hvor omdrejningspunktet er placeret, og børnene i enderne af vippen anvender momentet.
Dernæst kaldes afstanden mellem rotationsaksen og den påførte kraft løftearmen. Det kan være vanskeligt at bestemme løftearmen, fordi det er en vektormængde, og der er således potentielt mange mulige løftearme, men kun en korrekt.
Endelig er handlingslinjen en imaginær linje, der kan udvides fra den påførte kraft for at bestemme løftearmen.
Eksempel på momentberegning
Den bedste måde at starte de fleste fysiske problemer på er at tegne et billede af situationen. Nogle gange beskrives billedet som et frit kropsdiagram (FBD), hvor objektet, hvorpå kræfter, der virker, trækkes, og kræfterne trækkes som pile med deres retning og størrelse mærket. Andre vigtige oplysninger, der skal tilføjes til din FBD, er en koordinatakser og rotationsaksen.
Til løsning af nettomoment er et nøjagtigt frit kropsdiagram kritisk.
Trin 1: Tegn FBD og inkluder en koordinatakser. Mærk rotationsaksen.
Trin 2: Tegn alle de kræfter, der virker på kroppen, ved hjælp af de angivne oplysninger for nøjagtigt at placere kræfterne i forhold til rotationsaksen.
Trin 3: For at bestemme håndtagsarmen (som sandsynligvis er angivet i problemet) skal du udvide handlingslinjen fra kraften, således at løftestangsarmen kan trækkes gennem rotationsaksen og vinkelret på kraft.
Trin 4: Oplysninger fra problemet kan give information om vinklen mellem løftearmen og kraften, således at bidraget til momentet kan beregnes:
\ tau_i = r_iF_i \ sin {\ theta_i}
Trin 5: Saml hvert bidrag fra hver af N-kræfterne for at bestemme nettomomentet.