כל הפיזיקה עוסקת בתיאור האופן בו עצמים נעים וכיצד כמויות מסוימות שיש להם (למשל אנרגיה, מומנטום) מוחלפים זה עם זה והסביבה. אולי הכמות הבסיסית ביותר השולטת בתנועה היא כוח, המתואר בחוקי ניוטון.
כשאתה רואה בעיני רוחך כוחות, אתה כנראה מדמיין לעצמים שנדחפים או נמשכים בקו ישר. למעשה, במקום בו אתה נחשף לראשונה למושג הכוח בקורס מדעי הפיסיקה, זהו סוג התרחיש שמוצג בפניך משום שהוא הפשוט ביותר.
אך החוקים הפיזיקליים השולטים בתנועה סיבובית כוללים מערך שונה לחלוטין של משתנים ומשוואות, גם אם העקרונות הבסיסיים זהים. אחת הכמויות המיוחדות הללו היאעֲנָק, הפועל לרוב לסיבוב פירים במכונות.
מה זה כוח?
כוח, במילים פשוטות, הוא דחיפה או משיכה. אם ההשפעה נטו של כל הכוחות הפועלים על אובייקט לא מבוטלת, אז כוח נטו זה יגרום לאובייקט להאיץ, או לשנות את מהירותו.
בניגוד, אולי, לאינטואיציה שלך כמו גם לרעיונות של היוונים הקדמונים, כוח זה לא נדרש להזיז אובייקט במהירות קבועה, שכן האצה מוגדרת כקצב השינוי של מְהִירוּת.
אםא= 0, שינוי בv= 0 ואין צורך בכוח על מנת שהאובייקט ימשיך לנוע, בתנאי שלא יפעלו עליו כוחות אחרים (כולל גרירת אוויר או חיכוך).
במערכת סגורה, אם סכום כל הכוחות הקיימים הוא אפסוסכום כל המומנטים הקיימים הוא גם אפס, המערכת נחשבת כמצבשִׁוּוּי מִשׁקָל, מכיוון ששום דבר לא מכריח אותו לשנות את תנועתו.
מומנט הסביר
המקביל הסיבובי לכוח בפיזיקה הוא מומנט, המיוצג על ידיט.
מומנט הוא מרכיב קריטי בכל סוג של יישום הנדסי שאפשר להעלות על הדעת; כל מכונה הכוללת פיר מסתובב כוללת רכיב מומנט, המהווה כמעט את כל עולם התחבורה, יחד עם ציוד חקלאי ועוד הרבה בעולם התעשייתי.
הנוסחה הכללית למומנט ניתנת על ידי
T = F × r × \ sin θ
איפהFהוא הכוח המופעל על זרוע מנוף באורךרבזוויתθ. מכיוון שחטא 0 ° = 0 וחטא 90 ° = 1, אתה יכול לראות שהמומנט מוגדל ככל שהכוח מופעל בניצב למנוף. כשאתה חושב על כל ניסיון עם ברגים ארוכים שהיית לך, זה כנראה הגיוני אינטואיטיבי.
- למומנט יש יחידות זהות לאנרגיה (מטר הניוטון), אך במקרה של מומנט זהולעולם לאהמכונה "ג'ולס". ובניגוד לאנרגיה, מומנט הוא כמות וקטורית.
נוסחת מומנט פיר
לחישוב מומנט הפיר - למשל, אם אתם מחפשים נוסחת מומנט גל זיזים - תחילה עליכם לציין את סוג הפיר עליו אתם מדברים.
הסיבה לכך היא שפירים, למשל, נפרשים ומכילים את כל המסה שלהם בטבעת גלילית מתנהגים בצורה שונה מפירים מוצקים בקוטר זהה.
לפיתול על פירים חלולים או מוצקים, כמות הנקראתמתח גזירה,מיוצג על ידיτ(האות היוונית טאו), נכנס לשחק. וגם הרגע אינרציה קוטבי של אזור, י, כמות הדומה למסה בבעיות סיבוביות, נכנסת לתערובת והיא ספציפית לתצורת הפיר.
הנוסחה הכללית למומנט על פיר היא:
T = τ × \ frac {J} {r}
איפהרהוא אורך וכיוון זרוע המנוף. לפיר מוצק,ייש את הערך של (π / 2)ר4.
לפיר חלול,יבמקום זאת (π / 2) (רo4 – ראני4), איפהרo ו- רo הם הרדיוסים החיצוניים והפנימיים של הפיר (החלק המוצק החיצוני לגליל הריק).