Torque in Physics: Definicja i przykłady

Moment obrotowy (znany również jako moment lub moment siły) jest tendencją do siła powodować lub zmieniać ruch obrotowy ciała. Jest to siła skrętu lub obrotu przedmiotu. Moment obrotowy jest obliczany przez pomnożenie siły i odległości. To jest wektor ilość, co oznacza, że ​​ma zarówno kierunek, jak i wielkość. Albo prędkość kątowa dla moment bezwładności obiektu się zmienia, lub jedno i drugie.

Międzynarodowy system jednostek miary (Jednostki SI) stosowanym do momentu obrotowego jest niutonometr lub N * m. Mimo że niutony są równe Dżule, ponieważ moment obrotowy nie jest pracą ani energią, więc wszystkie pomiary powinny być wyrażone w niutonometrach. Torque jest reprezentowany przez grecką literę tau: τ w obliczeniach. Kiedy nazywany jest momentem siły, reprezentuje go M.. W jednostkach imperialnych możesz zobaczyć stopy siły funta (funt-stopa), które mogą być skrócone jako stopa funta, z implikowaną „siłą”.

Wielkość momentu obrotowego zależy od przyłożonej siły, długości łączącego ramienia dźwigni oś do punktu przyłożenia siły oraz kąt między wektorem siły a dźwignią ramię.

Odległość jest ramieniem momentu, często oznaczanym przez r. Jest to wektor wskazujący od osi obrotu do miejsca działania siły. Aby wytworzyć większy moment obrotowy, należy przyłożyć siłę dalej od punktu obrotu lub przyłożyć większą siłę. Jak powiedział Archimedes, mając miejsce na wystarczająco długą dźwignię, mógł poruszać światem. Jeśli naciskasz drzwi w pobliżu zawiasów, musisz użyć większej siły, aby je otworzyć, niż gdybyś nacisnął na klamkę dwie stopy dalej od zawiasów.

Jeśli wektor siły θ = 0 ° lub 180 ° siła nie spowoduje żadnego obrotu osi. Byłoby to albo odsuwanie się od osi obrotu, ponieważ jest w tym samym kierunku, albo odsuwanie się w kierunku osi obrotu. Wartość momentu obrotowego dla tych dwóch przypadków wynosi zero.

Najbardziej skuteczne wektory siły do ​​wytworzenia momentu obrotowego to θ = 90 ° lub -90 °, które są prostopadłe do wektora pozycji. Zrobi najwięcej, aby zwiększyć obrót.

Trudną częścią pracy z momentem obrotowym jest to, że tak jest obliczony używać produkt wektorowy. Moment obrotowy jest w kierunku prędkości kątowej, która byłaby przez niego wytwarzana, więc zmiana prędkości kątowej jest w kierunku momentu obrotowego. Użyj prawej dłoni i zwiń palce dłoni w kierunku obrotu spowodowanym przez siłę, a kciuk wskaże w kierunku wektora momentu obrotowego.

W prawdziwym świecie często widzisz więcej niż jedną siłę działającą na obiekt, powodującą moment obrotowy. Moment obrotowy netto jest sumą poszczególnych momentów obrotowych. W równowadze obrotowej na obiekcie nie występuje moment netto. Mogą istnieć pojedyncze momenty, ale sumują się do zera i znoszą się nawzajem.

• Giancoli, Douglas C. „Fizyka: zasady z aplikacjami”, wydanie 7. Boston: Pearson, 2016.
• Walker, Jearl, David Halliday i Robert Resnick. „Fundamentals of Physics”, 10 wydanie. Londyn: John Wiley and Sons, 2014.