תארו לעצמכם את זה: עליכם לפתוח בריח מקרש עץ. אתה מוצא את מפתח הברגים הנכון ובטוח אותו לבורג. על מנת להתחיל לשחרר את המפתח צריך להחזיק את הידית ולמשוך או לדחוף לכיוון המאונך לידית המפתח. דחיפה לכיוון המפתח לא תפעיל מומנט על הבריח והוא לא ישתחרר.
מומנט הוא ההשפעה המחושבת מכוחות המשפיעים על תנועת סיבוב, או גורמים לסיבוב סביב ציר.
פיזיקה מומנטית כללית
הנוסחה לקביעת מומנט,τהוא
\ tau = r \ פעמים F.
איפהרהוא זרוע המנוף וFהוא הכוח. זכור,ר, τ, וFכולם כמויות וקטוריות, ולכן הפעולה איננה כפל סקלרי, אלא תוצר צולב וקטורי. אם הזווית,θ, בין זרוע המנוף והכוח ידוע, אז ניתן לחשב את גודל המומנט כ-
\ tau = rF \ sin {\ theta}
יחידת המומנט הסטנדרטית או SI היא מטר ניוטון, או Nm.
מומנט נטו פירושו חישוב המומנט שהתקבל מ-נכוחות תורמים שונים. לכן:
\ Sigma ^ n_i \ vec {\ tau} = \ Sigma ^ n_i r_i F_i sin (\ theta)
בדיוק כמו בקינמטיקה, אם סכום המומנטים הוא 0, אז האובייקט נמצא בשיווי משקל סיבובי, כלומר הוא לא מאיץ ולא מאט.
אוצר המילים לפיזיקת מומנט
משוואת המומנט עמוסה במידע חשוב על אופן יצירת המומנט וכיצד לחשב מומנט נטו. הבנת התנאים במשוואה תעזור לך להשלים חישוב מומנט נקי כללי.
ראשית, ציר הסיבוב הוא הנקודה עליה תתרחש הסיבוב. לדוגמא מומנט הברגים ציר הסיבוב היה דרך מרכז הבריח, שכן המפתח יסתובב סביב הבריח. עבור מסור מסורתי, ציר הסיבוב הוא אמצע הספסל, שם ממוקם נקודת המשען והילדים בקצות המסור מפעילים את המומנט.
לאחר מכן, המרחק בין ציר הסיבוב לכוח המופעל נקרא זרוע המנוף. קביעת זרוע המנוף יכולה להיות מסובכת מכיוון שמדובר בכמות וקטורית, ולכן ישנם זרועות מנוף אפשריות רבות, אך רק אחת נכונה.
לבסוף, קו הפעולה הוא קו דמיוני שניתן להרחיב מהכוח המופעל על מנת לקבוע את זרוע המנוף.
דוגמה לחישוב מומנט
הדרך הטובה ביותר להתחיל את מרבית בעיות הפיזיקה היא לצייר תמונה של המצב. לפעמים תמונה זו מתוארת כתרשים גוף חופשי (FBD), שם האובייקט שעליו ה כוחות הפועלים נמשכים, והכוחות נמשכים כחצים עם כיוון ועוצמתם שכותרתו. מידע חשוב נוסף להוסיף ל- FBD שלך הוא צירי קואורדינטות וציר הסיבוב.
לפיתרון מומנט נטו, דיאגרמת גוף חופשי מדויקת היא קריטית.
שלב 1: צייר את ה- FBD וכלל צירי קואורדינטות. תייג את ציר הסיבוב.
שלב 2: צייר את כל הכוחות הפועלים על הגוף תוך שימוש במידע שניתן למיקום מדויק של הכוחות ביחס לציר הסיבוב.
שלב 3: כדי לקבוע את זרוע המנוף (שככל הנראה ניתנת בבעיה), הרחב את קו הפעולה מ הכוח, כך שזרוע המנוף יכולה להימשך דרך ציר הסיבוב ובניצב ל כּוֹחַ.
שלב 4: מידע מהבעיה עשוי לתת מידע על הזווית שבין זרוע המנוף לכוח, כך שניתן לחשב את התרומה למומנט:
\ tau_i = r_iF_i \ sin {\ theta_i}
שלב 5: הוסף כל תרומה מכל אחד מכוחות ה- N, כדי לקבוע את המומנט הנקי.