Уявіть собі таке: вам потрібно викрутити болт з дерев’яної дошки. Ви знайшли гайковий ключ правильного розміру і закріпили його на болті. Для того, щоб почати послаблювати гайковий ключ, потрібно утримувати ручку і тягнути або штовхати у напрямку, перпендикулярному рукоятці гайкового ключа. Натискання вздовж напрямку гайкового ключа не призведе до моменту затягування болта і не послабить.
Крутний момент - це вплив, який розраховується на основі сил, що впливають на обертальний рух або викликають обертання навколо осі.
Загальна фізика крутного моменту
Формула для визначення крутного моменту,τє
\ tau = r \ разів F
дер- важіль важеля іFце сила. Пам’ятай,р, τ, іF- це всі векторні величини, отже, операція полягає не у скалярному множенні, а у векторному перехресному добутку. Якщо кут,θ, між важелем важеля і силою відомо, тоді величину крутного моменту можна розрахувати як
\ tau = rF \ sin {\ theta}
Стандартною одиницею крутного моменту або СІ є ньютонометри або Нм.
Чистий крутний момент означає обчислення результуючого крутного моменту зпрізні сили, що сприяють. Отже:
\ Sigma ^ n_i \ vec {\ tau} = \ Sigma ^ n_i r_i F_i sin (\ theta)
Так само, як і в кінематиці, якщо сума крутних моментів дорівнює 0, то об'єкт перебуває в обертальній рівновазі, тобто він не прискорюється і не сповільнюється.
Словник фізики крутного моменту
Рівняння крутного моменту наповнене важливою інформацією про те, як створюється крутний момент, і як розрахувати чистий крутний момент. Розуміння термінів у рівнянні допоможе вам виконати загальний розрахунок чистого крутного моменту.
По-перше, вісь обертання - це точка, навколо якої відбуватиметься обертання. Для прикладу крутного моменту ключа вісь обертання проходила через центр болта, оскільки ключ буде обертатися навколо болта. Для дискової пилки вісь обертання - це середина лавки, де розміщена точка опори, і діти на кінцях пилкової пилки застосовують крутний момент.
Далі відстань між віссю обертання та прикладеною силою називається важелем важеля. Визначення важеля важеля може бути складним, оскільки це векторна величина, отже, потенційно можливо багато важелів важеля, але лише один правильний.
Нарешті, лінія дії - це уявна лінія, яку можна продовжити від прикладеної сили, щоб визначити важіль важеля.
Приклад розрахунку крутного моменту
Найкращий спосіб розпочати більшість фізичних завдань - це скласти картину ситуації. Іноді ця картина описується як діаграма вільного тіла (FBD), де об'єкт, на якому знаходиться сили, що діють, намальовані, а сили намальовані як стрілки зі своїм напрямком і величиною позначені. Інша важлива інформація, яку слід додати до FBD, - це координатні осі та вісь обертання.
Для вирішення чистого крутного моменту критична точна діаграма вільного кузова.
Крок 1: Накресліть FBD та додайте осі координат. Позначте вісь обертання.
Крок 2: Намалюйте всі сили, що діють на тіло, використовуючи надану інформацію, щоб точно розмістити сили відносно осі обертання.
Крок 3: Щоб визначити важіль важеля (який, ймовірно, наведено в задачі), розширіть лінію дії від сила, така, що важіль важеля можна провести через вісь обертання і перпендикулярно до сили.
Крок 4: Інформація про проблему може давати інформацію про кут між важелем важеля та зусиллям, так що внесок у крутний момент можна розрахувати:
\ tau_i = r_iF_i \ sin {\ theta_i}
Крок 5: Складіть кожен внесок від кожної з сил N для визначення чистого крутного моменту.