Sva se fizika bavi opisivanjem kako se predmeti kreću i kako se određene količine koje posjeduju (npr. Energija, zamah) izmjenjuju jedni s drugima i okolinom. Možda je najosnovnija veličina koja upravlja kretanjem sila, što je opisano Newtonovim zakonima.
Kad zamišljate sile, vjerojatno zamišljate kako se predmeti guraju ili povlače u ravnoj liniji. Zapravo, tamo gdje ste prvi put izloženi konceptu sile na tečaju fizičke znanosti, takav vam je scenarij predstavljen jer je najjednostavniji.
Ali fizikalni zakoni koji upravljaju rotacijskim kretanjem uključuju sasvim drugačiji niz varijabli i jednadžbi, čak i ako su temeljni principi isti. Jedna od ovih posebnih količina jeokretni moment, koji često djeluje okrećući osovine u strojevima.
Što je sila?
Jednostavno rečeno, sila je guranje ili povlačenje. Ako se neto-učinak svih sila koje djeluju na objekt ne poništi, tada će ta neto sila uzrokovati ubrzanje ili promjenu brzine.
Suprotno, možda vašoj intuiciji, kao i idejama starih Grka, sila nije potreban za kretanje objekta konstantnom brzinom, jer se ubrzanje definira kao brzina promjene od brzina.
Akoa= 0, promjena uv= 0 i nije potrebna sila da bi se objekt mogao kretati, pod uvjetom da na njega ne djeluju druge sile (uključujući zračni otpor ili trenje).
U zatvorenom sustavu, ako je zbroj svih prisutnih sila jednak nuliizbroj svih prisutnih zakretnih momenta također je nula, smatra se da je sustav uravnoteža, jer ga ništa ne tjera da promijeni svoje kretanje.
Objašnjeni okretni moment
Rotacijski pandan sili u fizici je obrtni moment, predstavljen saT.
Okretni moment je kritična komponenta gotovo svih vrsta zamislivih inženjerskih aplikacija; svaki stroj koji uključuje rotirajuću osovinu uključuje komponentu okretnog momenta, koja čini gotovo cijeli transportni svijet, zajedno s poljoprivrednom opremom i još mnogo toga u industrijskom svijetu.
Opću formulu zakretnog momenta daje
T = F × r × \ sin θ
GdjeFje sila primijenjena na krak dužine polugerpod kutomθ. Budući da je sin 0 ° = 0, a sin 90 ° = 1, možete vidjeti da je okretni moment maksimalan kada se sila primijeni okomito na polugu. Kad razmišljate o bilo kakvom iskustvu s dugim ključevima koje ste možda imali, ovo vjerojatno ima intuitivnog smisla.
- Obrtni moment ima iste jedinice kao energija (Newton-metar), ali u slučaju obrtnog momenta, to jenikadanaziva se "Joules". I za razliku od energije, moment je vektorska veličina.
Formula okretnog momenta vratila
Da biste izračunali okretni moment osovine - na primjer, ako tražite formulu zakretnog momenta bregastog vratila - prvo morate navesti vrstu osovine o kojoj govorite.
To je zato što se osovine koje su, na primjer, izdubljene i sadrže svu svoju masu u cilindričnom prstenu, ponašaju drugačije nego pune osovine istog promjera.
Za torziju na šupljim ili čvrstim osovinama naziva se količinaposmični napon,predstavljen odτ(grčko slovo tau), stupa na snagu. Također,polarni moment tromosti područja, J, količina koja poput mase u rotacijskim problemima ulazi u smjesu i specifična je za konfiguraciju vratila.
Opća formula zakretnog momenta na vratilu je:
T = τ × \ frac {J} {r}
gdjerje duljina i smjer poluge poluge. Za čvrsto vratilo,Jima vrijednost (π / 2)r4.
Za izdubljeno vratilo,Jumjesto toga je (π / 2) (ro4 – ri4), gdjero i ro su vanjski i unutarnji polumjeri vratila (čvrsti dio vanjske strane praznog cilindra).