Hela fysiken handlar om att beskriva hur objekt rör sig och hur vissa mängder de besitter (t.ex. energi, momentum) utbyts med varandra och miljön. Kanske är den mest grundläggande kvantiteten som styr rörelsen kraft, som beskrivs i Newtons lagar.
När du föreställer dig krafter kan du föreställa dig att föremål skjuts eller dras i en rak linje. I själva verket, där du först utsätts för begreppet kraft i en naturvetenskaplig kurs, är detta den typ av scenario du presenteras för eftersom det är det enklaste.
Men de fysiska lagarna som styr rotationsrörelser inkluderar en helt annan uppsättning variabler och ekvationer, även om de underliggande principerna är desamma. En av dessa speciella kvantiteter ärvridmoment, som ofta verkar för att rotera axlar i maskiner.
Vad är Force?
En kraft, helt enkelt, är ett tryck eller drag. Om nettoeffekten av alla krafter som verkar på ett objekt inte avbryts, kommer nätkraften att få objektet att accelerera eller ändra dess hastighet.
I motsats till, kanske, till din egen intuition såväl som de antika grekernas idéer, är inte kraft det krävs för att flytta ett objekt med konstant hastighet, för acceleration definieras som förändringshastigheten för hastighet.
Oma= 0, ändring iv= 0 och ingen kraft behövs för att objektet ska kunna röra sig, förutsatt att inga andra krafter (inklusive luftmotstånd eller friktion) verkar på det.
I ett slutet system, om summan av alla krafter som är närvarande är nollochsumman av alla närvarande vridmoment är också noll, systemet anses vara ijämvikt, eftersom inget tvingar den att ändra sin rörelse.
Moment förklaras
Den roterande motsvarigheten till kraft i fysik är vridmoment, representerat avT.
Vridmoment är en kritisk komponent i praktiskt taget alla slags tekniska applikationer som kan tänkas; varje maskin som innehåller en roterande axel innehåller en momentkomponent som står för nästan hela transportvärlden, tillsammans med lantbruksmaskiner och mycket mer i den industriella världen.
Den allmänna formeln för vridmoment ges av
T = F × r × \ sin θ
VarFär den kraft som appliceras på en hävarms längdri en vinkelθ. Eftersom sin 0 ° = 0 och sin 90 ° = 1 kan du se att vridmomentet maximeras när kraften appliceras vinkelrätt mot spaken. När du tänker på någon erfarenhet av långa skiftnycklar du har haft, är det förmodligen intuitivt meningsfullt.
- Vridmoment har samma enheter som energi (Newton-mätaren), men när det gäller vridmoment är dettaaldrigkallad "Joules". Och till skillnad från energi är vridmoment en vektormängd.
Axelvridmomentsformel
För att beräkna axelmomentet - till exempel om du letar efter en kamaxelns momentformel - måste du först ange vilken typ av axel du pratar om.
Detta beror på att axlar som till exempel är urholkade och innehåller all sin massa i en cylindrisk ring beter sig annorlunda än massiva axlar med samma diameter.
För vridning på både ihåliga eller fasta axlar, en mängd som kallasskjuvspänning,representerad avτ(den grekiska bokstaven tau), spelar in. Ävenpolärt tröghetsmoment i ett område, J, en mängd som liknar massa i rotationsproblem, går in i mixen och är specifik för axelkonfiguration.
Den allmänna formeln för vridmoment på en axel är:
T = τ × \ frac {J} {r}
varrär spakarmens längd och riktning. För en solid axel,Jhar värdet (π / 2)r4.
För en urholkad axel,Jistället är (π / 2) (ro4 – ri4), varro och ro är axelns yttre och inre radier (den fasta delen utanför den tomma cylindern).