Tänk dig detta: Du måste skruva loss en bult från en träplanka. Du hittar rätt skiftnyckel och fäst den i bulten. För att börja lossa skiftnyckeln måste du hålla i handtaget och dra eller skjuta i en riktning som är vinkelrät mot skiftnyckeln. Att trycka längs skiftnyckelns riktning tillför inte bulten ett vridmoment och det lossnar inte.
Vridmoment är det inflytande som beräknas från krafter som påverkar rotationsrörelse eller orsakar rotation kring en axel.
Allmän momentfysik
Formeln för bestämning av vridmoment,τär
\ tau = r \ gånger F
varrär hävarmen ochFär kraften. Kom ihåg,r, τochFär alla vektormängder, alltså är operationen inte skalärmultiplikation utan en vektorkorsprodukt. Om vinkeln,θ, mellan hävarmen och kraften är känd, kan vridmomentets storlek beräknas som
\ tau = rF \ sin {\ theta}
Standard- eller SI-vridmomentet är Newton meter, eller Nm.
Nettomoment innebär att man beräknar det resulterande vridmomentet frånnolika bidragande krafter. Således:
\ Sigma ^ n_i \ vec {\ tau} = \ Sigma ^ n_i r_i F_i sin (\ theta)
Precis som i kinematik, om summan av vridmomenten är 0, är objektet i rotationsvikt, vilket betyder att det varken accelererar eller retarderar.
Vocabulary for Torque Physics
Momentekvationen är full av viktig information om hur vridmoment genereras och hur man beräknar ett nettomoment. Att förstå villkoren i ekvationen hjälper dig att slutföra en allmän nettomomentberäkning.
För det första är rotationsaxeln den punkt kring vilken rotationen kommer att ske. För skiftnyckelmomentet var rotationsaxeln genom mitten av bulten, eftersom skiftnyckeln kommer att rotera runt bulten. För en sågsåg är rotationsaxeln mitten av bänken, där stödpunkten är placerad, och barnen i ändarna av sågningen applicerar vridmomentet.
Därefter kallas avståndet mellan rotationsaxeln och den applicerade kraften hävarmen. Att bestämma hävarmen kan vara svårt eftersom det är en vektormängd, så det finns potentiellt många möjliga hävarmar, men bara en korrekt.
Slutligen är handlingslinjen en imaginär linje som kan förlängas från den applicerade kraften för att bestämma hävarmen.
Exempel på momentberäkning
Det bästa sättet att starta de flesta fysikproblemen är att rita en bild av situationen. Ibland beskrivs den bilden som ett fritt kroppsdiagram (FBD), där objektet på vilket krafter som verkar dras och krafterna dras som pilar med sin riktning och storlek märkt. Annan viktig information att lägga till i din FBD är en koordinataxel och rotationsaxeln.
För att lösa nettomomentet är ett noggrant frikroppsdiagram avgörande.
Steg 1: Rita FBD och inkludera en koordinataxlar. Märk rotationsaxeln.
Steg 2: Rita alla krafter som verkar på kroppen, med hjälp av informationen som ges för att korrekt placera krafterna relativt rotationsaxeln.
Steg 3: För att bestämma spakarmen (vilket sannolikt ges i problemet), förläng handlingslinjen från kraften, så att hävarmen kan dras genom rotationsaxeln och vinkelrätt mot tvinga.
Steg 4: Information från problemet kan ge information om vinkeln mellan hävarmen och kraften, så att bidraget till vridmomentet kan beräknas:
\ tau_i = r_iF_i \ sin {\ theta_i}
Steg 5: Lägg upp varje bidrag från var och en av N-krafterna för att bestämma nettomomentet.