Kuvittele tämä: Sinun on irrotettava pultti puulaudasta. Löydät oikean kokoisen jakoavaimen ja kiinnität sen pulttiin. Avaimen avaamisen aloittamiseksi sinun on pidettävä kiinni kahvasta ja vedettävä tai työnnettävä suuntaan, joka on kohtisuorassa jakoavaimen kahvaan. Avaimen suuntaan työntäminen ei kohdista vääntömomenttia pulttiin, eikä se löysty.
Vääntömomentti on vaikutus, joka lasketaan voimista, jotka vaikuttavat pyörimisliikkeeseen tai aiheuttavat pyörimisen akselin ympäri.
Yleinen momenttifysiikka
Kaava vääntömomentin määrittämiseksi,τOn
\ tau = r \ kertaa F
missäron vipuvarsi jaFon voima. Muistaa,r, τjaFovat kaikki vektorimääriä, joten operaatio ei ole skalaarinen kertolasku, vaan vektorin ristitulo. Jos kulma,θ, vivun varren ja voiman välissä tiedetään, vääntömomentin suuruus voidaan laskea seuraavasti
\ tau = rF \ sin {\ theta}
Vakiomalli tai SI-vääntömomenttiyksikkö on Newton metriä tai Nm.
Nettomomentti tarkoittaa tuloksena olevan momentin laskemistaneri vaikuttavat voimat. Täten:
\ Sigma ^ n_i \ vec {\ tau} = \ Sigma ^ n_i r_i F_i sin (\ theta)
Aivan kuten kinematiikassa, jos vääntömomenttien summa on 0, esine on kiertotasapainossa, mikä tarkoittaa, että se ei kiihdy eikä hidasta.
Momenttifysiikan sanasto
Vääntömomenttiyhtälö on täynnä tärkeitä tietoja siitä, miten vääntömomentti syntyy ja kuinka nettomomentti lasketaan. Yhtälön termien ymmärtäminen auttaa sinua suorittamaan yleisen nettomomentin laskennan.
Ensinnäkin pyörimisakseli on piste, jonka ympäri kiertyminen tapahtuu. Jakoavaimen vääntömomenttia varten pyörimisakseli meni pultin keskiosan läpi, koska jakoavain pyörii pultin ympäri. Sahassa pyörimisakseli on keskellä penkkiä, johon tukipiste asetetaan, ja sahan päissä olevat lapset käyttävät vääntöä.
Seuraavaksi pyörimisakselin ja käytetyn voiman välistä etäisyyttä kutsutaan vipuvarreksi. Vivun varren määrittäminen voi olla hankalaa, koska se on vektorimäärä, joten mahdollisia vipuvarroja on mahdollisesti paljon, mutta vain yksi oikea.
Lopuksi toimintalinja on kuvitteellinen linja, jota voidaan pidentää käytetystä voimasta vivun varren määrittämiseksi.
Esimerkki vääntömomentin laskemisesta
Paras tapa aloittaa useimmat fysiikan ongelmat on piirtää kuva tilanteesta. Joskus tätä kuvaa kuvataan vapaan rungon kaaviona (FBD), jossa esine, jolla vaikuttavat voimat piirretään ja voimat piirretään nuolina niiden suunnan ja suuruuden mukaan merkitty. Muita tärkeitä tietoja, jotka lisätään FBD: hen, ovat koordinaatti-akselit ja pyörimisakseli.
Nettomomentin ratkaisemiseksi tarkka vapaan rungon kaavio on kriittinen.
Vaihe 1: Piirrä FBD ja sisällytä koordinaatti-akselit. Merkitse pyörimisakseli.
Vaihe 2: Piirrä kaikki kehoon vaikuttavat voimat käyttämällä annettuja tietoja voimien sijoittamiseksi tarkasti pyörimisakseliin.
Vaihe 3: Määritä vivun varsi (mikä todennäköisesti ilmenee ongelmasta) pidentämällä toimintalinjaa - voima siten, että vipuvarsi voidaan vetää kiertoakselin läpi ja kohtisuoraan pakottaa.
Vaihe 4: Tiedot ongelmasta voivat antaa tietoja vipuvarren ja voiman välisestä kulmasta siten, että vaikutus momenttiin voidaan laskea:
\ tau_i = r_iF_i \ sin {\ theta_i}
Vaihe 5: Lasketaan yhteen jokaisen N-voiman osuudet nettomomentin määrittämiseksi.