Tork, bir nesneye uygulanan kuvvettir; bu kuvvet, nesnenin dönme hızını değiştirmesine neden olma eğilimindedir. Bir araba durmak için torka dayanır. Fren balataları, tekerleklere, ana aks üzerinde bir tork oluşturan bir sürtünme kuvveti uygular. Bu kuvvet, aksın mevcut dönüş yönünü engeller ve böylece otomobilin ileri hareketini durdurur.
Serbest cisim diyagramı çizin. Serbest cisim diyagramı bir nesneyi izole eder ve tüm dış nesneleri vektör veya burulma kuvvetleriyle değiştirir. Bu, kuvvetleri toplamanıza ve bir nesneye etki eden net kuvveti ve torku belirlemenize olanak tanır.
Sürücü fren yapmaya başladığında araca etki eden tüm kuvvetleri gösterin. Aşağı doğru yerçekimi kuvveti vardır ve bir de yolun uyguladığı yukarı doğru kuvvet vardır. Bu iki kuvvet eşit ve zıttır, dolayısıyla birbirlerini yok ederler. Kalan kuvvet, aracın hareketine zıt yönde yatay olarak etki eden yolun uyguladığı sürtünme kuvvetidir. Örnek olarak, frenlemeye yeni başlamış 2.000 kilogramlık bir Jeep'i analiz ettiğinizi varsayalım. Diyagramınız, toplamı sıfıra eşit olan 19.620 Newtonluk iki eşit ve zıt dikey kuvveti ve bazı belirlenmemiş yatay kuvveti gösterecektir.
Newton'un ikinci yasasını kullanarak yolun yatay kuvvetini belirleyin - bir cismin üzerindeki kuvvet, kütlesinin ivmesinin çarpımına eşittir. Muhtemelen aracın ağırlığını ya biliyorsunuz ya da üreticinin spesifikasyonlarından öğreniyorsunuz, ancak yavaşlama oranını hesaplamanız gerekecek. Bunu yapmanın en basit yollarından biri, frenlerin ilk uygulandığı andan serbest bırakma noktasına kadar ortalama bir yavaşlama oranı varsaymaktır. Yavaşlama, daha sonra hızdaki toplam değişimin, frenleme işlemi sırasında geçen süreye bölümüdür. Cip saniyede 20 metre hızdan 5 saniyede 0 metreye inerse, ortalama yavaşlaması saniyede 4 metre olur. Bu yavaşlamaya neden olmak için gereken kuvvet 2.000 kg * 4 m/s/s'ye eşittir, bu da 8.000 Newton'a eşittir.
Yol kuvvetinin aks çevresinde neden olduğu torku hesaplayınız. Tork, kuvvet ile dönme noktasından olan mesafesine eşit olduğundan, tork, yolun kuvveti ile tekerleğin yarıçapına eşittir. Yolun kuvveti, frenlerin neden olduğu eşit ve zıt burulma tepkisidir, bu nedenle frenleme torku, yol tarafından uygulanan torkun büyüklüğüne ve yönüne eşittir. Jeep'in tekerleği 0,25 metre yarıçapa sahipse, fren torku 8.000 N * 0.25 m veya 2.000 Newton metreye eşittir.
Referanslar
- "Makineler için Kinematik ve Dinamik"; Charles E. Wilson ve J. Peter Sadler; 2003
İpuçları
- Birden fazla tekerleğin olması ve aracın her birine belirli bir ağırlık dağıtacağı konusunda kafanız karışabilir. Ancak toplam tork yine de yalnızca aracı durdurmak için gereken yatay kuvvet miktarına bağlıdır. Hem ön hem de arka fren balataları varsa ve her setin uyguladığı torku bilmek istiyorsanız, her setin toplam torkun yarısına katkıda bulunduğunu tahmin edebilirsiniz.
yazar hakkında
Metropolitan Cleveland, Ohio bölgesinde bulunan Brad Painting, sağlık, teknoloji ve çevre konularında yazıyor. Deneyimi, eğitim materyalleri, yönetim planları ve çeşitli serbest makaleler yazmayı içerir. Resim, Ohio Üniversitesi'nden makine mühendisliği alanında lisans derecesi aldı ve yeşil bina tasarımında uzmanlaştı.
