"Çatal" ile kafiyeli olan tork, kuvvetin açısal analogudur. Bazen büküm kuvveti veyaburulmagüç.
Bir kutuyu bir yüzey boyunca sabit hızda yatay olarak ittiğinizde, kutuya "geleneksel" bir mekanik kuvvet uyguluyorsunuz. Ancak bir İngiliz anahtarına bir dönüş uyguladığınızda, bir şeyi hareket ettirmek için uyguladığınız kuvvet nedeniyle değişkenler hemen farklıdır. dolaylı olarak uygulanmaktadır - eğer yapacaksanız, dönme eylemi ve bu tür fiziksel yasaları yöneten fiziksel yasalar yoluyla işlenir. hareket.
- Başta bilinmesi gereken önemli bir nokta: Tork, nesneleri nasıl etkilediği açısından bir kuvvet olarak düşünülebilirken, aslında iş birimlerine veya kuvvet çarpı mesafeye sahiptir.Ancak tork vektörel bir büyüklüktür.
Bir net tork (bir sistemdeki torkların vektör toplamı olduğu için "toplam tork" olarak düşünebilirsiniz) Bir cismin açısal hızında bir değişikliğe neden olur, tıpkı bir net kuvvetin bir cismin lineerinde bir değişikliği etkilemesi gibi hız.
Diğer şeylerin yanı sıra bir kapıyı veya turşu kavanozunu açmak, tahterevalliyi hareket ettirmek veya bir lastik üzerindeki bijon somununu gevşetmek için net bir tork gerekir. Uygun bir şekilde, dönme hareketinde yer alan matematik ve denklemler, doğrusal hareket için kullanılanlara benzerdir, dolayısıyla kinematik Değişkenlerinizi ve işaretlerinizi doğru bir şekilde takip ettiğiniz sürece, torkla ilgili sorunlar aynı genel yolla çözülebilir.
Doğrusal ve Dönme Hareketi Arasındaki Analoglar
Hareket denklemlerinde ilgi duyulan temel nicelikler yer değiştirme, hız (yer değiştirmenin değişim hızı), ivme (hız değişim hızı) ve zamandır.tkendisi. Kütle bu denklemlere girmez, ancak mekanik enerjiye (kinetik artı potansiyel enerji) ve momentuma (kütle çarpı hız) dahil edilir.
Açısal hızωaçının değişim oranıdırθ(genellikle radyan/saniye veya rad/s cinsinden, s olarak ifade edilir)-1) doğrusal hıza benzer şekilde sabit bir referans noktasına görev. Buna göre açısal ivmeαdeğişim oranıdırωzaman açısından. Doğrusal momentumpolarak ifade edilirmvaçısal momentum iseLürünüdürben(farklı şekillerdeki nesnelerde hem kütleyi hem de dağılımını içeren eylemsizlik momenti) veω:
L=I\omega
Net Tork Denklemi ve Tork Birimleri
Doğrusal (çeviri) kinematikte ise genel ilgi denklemi şu şekildedir:Fağ= mbir(Newton'un ikinci yasası), torkla benzer ilişki, net torkun atalet momentine ve açısal ivmeye eşit olmasıdır. Bireysel torklar aşağıdaki ifade ile bulunabilir:
\tau = r\times F = |r|| F|\sin{\th
τ = r × F= |r|| F|günah θ
Torku temsil eden "τ" Yunan harfidirtau. (Bir Yunan alfabesi olmasaydı, fizikçiler 1700'lerde Newton'un zamanında denklemlerde kullanılacak semboller için kafalarını kaşıyorlardı.) Ayrıca,rkaldıraç kolu olarak da adlandırılan SI birimlerindeki metre cinsinden yarıçaptır; yönü de olduğu için vektörel bir büyüklüktür. Kuvvet, hemen hemen her zaman olduğu gibi, Newton (N) cinsindendir.
Burada "×" vektörler arasında özel bir çarpma anlamına gelir, çünkü torkÇapraz ürünyarıçap ve kuvvet. Tork vektörünün yönü, kuvvet vektörünün yönü ile bir açıya sahip olan kaldıraç kolunun yönünün oluşturduğu düzleme diktir.θonların arasında.
Genellikle kuvvet, tasarım gereği kaldıraç koluna dik bir yönde etki eder; bu sezgisel bir anlam ifade eder, ancak sin θ'nin θ = 90 derecede (veya π/2) maksimum değeri 1 olduğundan matematik tarafından doğrulanır.
Tork Vektör Yönü
kaldıraç kolur(aynı zamanda birmoment kolu) kuvvetin uygulandığı noktaya dönme ekseninden yer değiştirmedir. Bazı problemlerde, bu kuvvet yerleşimi, bir diyagrama yakından bakmadan açık değildir, çünkü dönme ekseni ile taşınan yük arasında olabilir.
Net torkun yönü, yön tarafından belirlenen dönüş ekseni boyuncadır.sağ el kuralı: Sağ eliniz yönünden parmaklarınızı kıvırırsanız,ryönüneF, başparmağınız tork vektörünün yönünü gösterir.
- Tork, açısal ivme ile aynı yönü gösterir (söz konusu nesnenin dönme hareketinde bir değişikliği etkilemek için yeterli olduğunda).
Net Tork Örneklerini Bulma
- Sıkışmış bir cıvatanın ortasından 10 cm (0,1 m) bir anahtara dikey olarak 100 N'luk bir kuvvet uygularsınız. Net tork nedir?
\tau = r\times F = |r|| F|\sin{\theta}=(0.1)(100)(1)=10\metin{ Nm}
Bu (çok uzun) anahtarın ucuna, inatçı cıvatanın ortasından 1 m uzaklıkta, 100 N'luk aynı kuvveti dik olarak uygularsınız. Yeni net tork nedir?
\tau = r\times F = |r|| F|\sin{\theta}=(1)(100)(1)=100\metin{ Nm}
2. Dönme ekseninden 3 m uzaktaki yatay bir tekerleğe saat yönünde 50 N'luk bir kuvvet uyguladığınızı varsayalım. Bir arkadaş dönme ekseninden 5 m uzağa saat yönünün tersine 25 N'luk bir kuvvetle itiyor. Tekerlek hangi yönde hareket edecek?
Çünkü "sizin" torklarınızın büyüklüğü (50 çarpı 3 veya 150 Newton-metre) arkadaşınızın torkunu (25 çarpı 5 veya 125 Newton-metre), net tork 150 – 125 = 25 Newton-metre olduğundan tekerlek saat yönünde hareket edecektir. yön.
Dönme Dengesi: Sıfırın Net Torku
Bir nesne üzerindeki tüm torklar dengelendiğinde (yani, matematiksel ve işlevsel olarak birbirlerini iptal ederler), bir nesnenin içinde olduğu söylenir.dönme dengesi. Lineer kuvvet ve Newton'un ikinci yasasında olduğu gibi, net kuvvet sıfır olduğunda, nesnenin hızı değişmez (ancak sıfırdan farklı olabilir). Dönme hareketi durumunda, bu, dönme hızının değişmediği anlamına gelir.
Dengeli bir tahterevalli düşünün. Açıktır ki, merkezden eşit uzaklıklara yerleştirilmiş eşit kütleye sahip iki çocuk onu hareket ettirmeyecektir. Ama iki çocuğufarklıkitlelerYapabilmekonu da dengeleyin; sadece farklı mesafelerde olmalılar.
- Tahterevallide oturan çocukların "uyguladıkları" kuvvetin yerçekimi kuvveti veya ağırlıkları olduğunu unutmayın. Ancak yine de bu "sorunu" çözmek için beyinlerini çalıştırmaları gerekiyor!
Uygulanan Kuvvet Dik Değilken
Uygulanan kuvvetin yalnızca uzaklığa dik açıda olan bileşenirdönme ekseninden bir nesne üzerindeki net torka katkıda bulunur. Bu, küçük bir açıyla bir kuvvet uygulayarak bir nesneyi döndürmeye çalışan çok güçlü bir kişinin onu başlatmak için daha zor bir zaman geçireceği anlamına gelir. sin = 0'da sin θ = 0 olduğundan ve θ 90'a yaklaşırken sin θ 1'e yaklaştığından, orta kuvvette birinden daha fazla döndürme kuvveti dik olarak uygulayarak olacaktır. derece.
Birçok fizik probleminin açıları tekrar tekrar ortaya çıkar çünkü bunlar gerçek hayat problemlerini temsil etmenin yanı sıra trigonometrik olarak da uygundur. Böylece 45 veya 30 derece gibi daha küçük bir açıyla bir kuvvet uygulandığını görürseniz, çok geçmeden bu açıların sinüs ve kosinüs değerlerini ezbere bilmeye alışırsınız.
Bu nedenle, fizik dilinde bir İngiliz anahtarı kullanmanın en verimli yolu, yani uyguladığınız kuvvetten en net torku nasıl elde edeceğiniz – bu kuvveti 90 derecede uygulamaktır. Ancak, bir cıvataya veya benzerine erişimde yer sınırlamaları nedeniyle bunun mümkün olmadığı durumları muhtemelen hayal edebilir, hatta hatırlayabilirsiniz.