A fizika egésze azzal foglalkozik, hogy leírják, hogyan mozognak az objektumok, és hogy bizonyos mennyiségben (pl. Energia, lendület) hogyan cserélődnek egymással és a környezettel. Talán a legalapvetőbb mennyiségi mozgást irányító erő az erő, amelyet Newton törvényei írnak le.
Amikor erőket képzel el, valószínűleg elképzelheti, hogy a tárgyakat egyenes vonalban tolják vagy húzzák. Valójában ott, ahol egy fizikai tudományi kurzuson először ki van téve az erő fogalmának, ez az a fajta forgatókönyv, amelyet a legegyszerűbbnek mutat be.
De a forgási mozgást szabályozó fizikai törvények egészen más változók és egyenletek halmazát tartalmazzák, még akkor is, ha a mögöttes alapelvek ugyanazok. Ezen különleges mennyiségek egyikenyomaték, amely gyakran a tengelyek forgatására szolgál a gépekben.
Mi az erő?
Egy erő, egyszerűen fogalmazva, egy lökés vagy húzás. Ha az objektumra ható összes erő nettó hatását nem töröljük, akkor ez a nettó erő az objektum gyorsulását vagy sebességének megváltoztatását fogja okozni.
Talán ellentétben a saját megérzéseivel és az ókori görögök elképzeléseivel, az erő nem az szükséges egy tárgy állandó sebességgel történő mozgatásához, a gyorsuláshoz a sebesség változásának sebessége határozható meg sebesség.
Haa= 0, változásv= 0, és nincs szükség erőre ahhoz, hogy az objektum tovább mozoghasson, feltéve, hogy más erők (beleértve a légellenállást vagy a súrlódást) nem hatnak rá.
Zárt rendszerben, ha az összes jelenlévő erő összege nullaésaz összes jelenlévő nyomaték összege szintén nulla, a rendszert befelé kell tekinteniegyensúlyi, mivel semmi sem kényszeríti a mozgásának megváltoztatására.
A nyomaték magyarázata
Az erő forgási megfelelője a fizikában a nyomaték, amelyet az ábrázolT.
A nyomaték szinte minden elképzelhető mérnöki alkalmazás kritikus eleme; minden forgó tengellyel rendelkező gép tartalmaz egy forgatónyomaték-alkatrészt, amely szinte az egész szállítási világot lefedi, a mezőgazdasági berendezésekkel együtt, és még sok minden mást az ipari világban.
A nyomaték általános képletét a
T = F × r × \ sin θ
HolFa hosszirányú karra kifejtett erőrszögbenθ. Mivel a sin 0 ° = 0 és a sin 90 ° = 1, láthatja, hogy a nyomaték maximális, ha az erőt merőlegesen alkalmazzák a karra. Ha belegondol a hosszú kulcsok tapasztalatába, annak valószínűleg intuitív értelme van.
- A nyomaték egységei megegyeznek az energiával (a Newton-méter), de a nyomaték esetében ez azsoha"Joules" néven. És az energiával ellentétben a nyomaték vektormennyiség.
Tengelynyomaték képlet
A tengely nyomatékának kiszámításához - például, ha egy vezérműtengely nyomaték képletet keres - először meg kell adnia a tengely fajtáját, amelyről beszél.
Ennek oka, hogy például a vájt tengelyek, amelyek teljes tömegüket hengeres gyűrűben tartalmazzák, másképpen viselkednek, mint az azonos átmérőjű szilárd tengelyek.
Mind az üreges, mind a szilárd tengelyek torziójának megnevezésenyírófeszültség,képviseliτ(a görög tau betű) játékba kerül. Továbbá aegy terület polaritási tehetetlenségi nyomatéka, J, egy mennyiség, mint a tömeg a forgási problémáknál, belép a keverékbe, és specifikus a tengely konfigurációjára.
A tengely nyomatékának általános képlete:
T = τ × \ frac {J} {r}
holra kar kar hossza és iránya. Szilárd tengely eseténJértéke (π / 2)r4.
Egy üreges tengelyhezJehelyett (π / 2) (ro4 – rén4), holro és ro a tengely külső és belső sugara (az üres hengeren kívüli szilárd rész).