Krútiaci moment je sila vyvíjaná na predmet; táto sila má tendenciu spôsobovať, že objekt mení svoju rýchlosť otáčania. Automobil sa pri zastavení spolieha na krútiaci moment. Brzdové doštičky vyvíjajú na kolesá treciu silu, ktorá vytvára krútiaci moment na hlavnej náprave. Táto sila bráni aktuálnemu smeru otáčania nápravy, a tým zastavuje pohyb vozidla vpred.
Nakreslite diagram voľného tela. Schéma voľného tela izoluje jeden objekt a všetky vonkajšie objekty nahrádza vektorovými alebo torznými silami. To vám umožňuje sčítať sily a určiť čistú silu a krútiaci moment pôsobiaci na objekt.
Keď vodič začne brzdiť, ukážte všetky sily pôsobiace na vozidlo. Existuje gravitačná sila smerom nadol a je tu aj sila smerujúca hore, ktorou pôsobí cesta. Tieto dve sily sú rovnaké a opačné, takže sa navzájom rušia. Zostávajúca sila je trecia sila vyvíjaná na cestu, ktorá pôsobí vodorovne v smere opačnom k pohybu vozidla. Ako príklad predpokladajme, že analyzujete 2 000 kilogramov Jeepu, ktorý práve začal brzdiť. Váš diagram by ukazoval dve rovnaké a opačné vertikálne sily 19 620 Newtonov, ktoré súčet rovnajú nule, a určitú neurčenú horizontálnu silu.
Určte vodorovnú silu cesty pomocou druhého Newtonovho zákona - sila na objekt sa rovná jeho hmotnosti krát jeho zrýchlenie. Hmotnosť vozidla pravdepodobne viete, alebo môžete získať zo špecifikácií výrobcu, ale budete musieť vypočítať mieru spomalenia. Jedným z najjednoduchších spôsobov, ako to dosiahnuť, je predpokladať priemernú rýchlosť spomalenia od okamihu prvého brzdenia do bodu uvoľnenia. Spomalenie je potom celková zmena rýchlosti vydelená časom, ktorý uplynul počas brzdenia. Keby Jeep prešiel z rýchlosti 20 metrov za sekundu na 0 metrov za sekundu za 5 sekúnd, jeho priemerné spomalenie by bolo 4 metre za sekundu za sekundu. Sila potrebná na vyvolanie tohto spomalenia sa rovná 2 000 kg * 4 m / s / s, čo je 8 000 Newtonov.
Vypočítajte krútiaci moment, ktorý sila okolo vozovky spôsobuje okolo nápravy. Pretože krútiaci moment sa rovná sile vynásobenej jeho vzdialenosťou od bodu otáčania, krútiaci moment sa rovná sile vozovky krát polomer kolesa. Sila vozovky je rovnaká a opačná torzná reakcia spôsobená brzdami, takže brzdný moment je rovnako veľký a opačne ako krútiaci moment vyvíjaný vozovkou. Ak má koleso Jeepu polomer 0,25 metra, brzdný moment sa rovná 8 000 N * 0,25 m alebo 2 000 Newtonmetrov.
Referencie
- „Kinematika a dynamika pre strojové zariadenia“; Charles E. Wilson a J. Peter Sadler; 2003
Tipy
- Môžete byť zmätení z toho, že existuje viac kolies a vozidlo rozdelí na každé z nich určitú váhu. Celkový krútiaci moment však stále závisí iba od veľkosti horizontálnej sily potrebnej na zastavenie vozidla. Ak sú k dispozícii predné aj zadné brzdové doštičky a chcete vedieť, aký krútiaci moment pôsobí každá sada, môžete odhadnúť, že každá sada prispieva polovicou celkového krútiaceho momentu.
O autorovi
Spoločnosť Brad Painting so sídlom v metropolitnej oblasti Cleveland v štáte Ohio píše o zdravotných, technologických a environmentálnych témach. Medzi jeho skúsenosti patrí písanie školiacich materiálov, plánov riadenia a rôznych článkov na voľnej nohe. Painting získal titul bakalára strojárstva na univerzite v Ohiu a špecializuje sa na dizajn zelených budov.
