Definícia krútiaceho momentu vo fyzike

Sila meniaca rotačný pohyb telesa

Ferrous Büller/Flickr/CC BY-SA 2.0

Krútiaci moment (tiež známy ako moment alebo moment sily) je tendencia a sila spôsobiť alebo zmeniť rotačný pohyb tela. Je to sila krútenia alebo otáčania na predmet. Krútiaci moment sa vypočíta vynásobením sily a vzdialenosti. Je to a vektor množstvo, čo znamená, že má smer aj veľkosť. Buď uhlová rýchlosť pre moment zotrvačnosti objektu sa mení, alebo oboje.

Jednotky krútiaceho momentu

Medzinárodný systém jednotiek merania ( jednotky SI ) použitý pre krútiaci moment je newtonmetre alebo N*m. Aj keď sa newtonmetre rovnajú Jouly , keďže krútiaci moment nie je práca ani energia, takže všetky merania by mali byť vyjadrené v newtonmetroch. Krútiaci moment je reprezentovaný gréckym písmenom tau: t vo výpočtoch. Keď sa nazýva moment sily, predstavuje ho M . V imperiálnych jednotkách môžete vidieť libru-sila-stopy (lb⋅ft), čo môže byť skrátené ako libra-noha, s implikovanou 'sila'.

Ako funguje krútiaci moment

Veľkosť krútiaceho momentu závisí od toho, aká sila pôsobí, od dĺžky ramena páky, ktorá spája os s bodom, v ktorom pôsobí sila, a od uhla medzi vektorom sily a ramenom páky.

Vzdialenosť je rameno momentu, často označované r. Je to vektor smerujúci od osi rotácie k miestu, kde pôsobí sila. Aby ste dosiahli väčší krútiaci moment, musíte použiť silu ďalej od bodu otáčania alebo použiť väčšiu silu. Ako povedal Archimedes, ak dostane miesto na státie s dostatočne dlhou pákou, môže hýbať svetom. Ak zatlačíte na dvere v blízkosti pántov, musíte na ich otvorenie vynaložiť väčšiu silu, ako keby ste na ne zatlačili pri kľučke dve stopy ďalej od pántov.

Ak je vektor sily i = 0° alebo 180° sila nespôsobí žiadnu rotáciu na osi. Buď by to bolo odstrčenie od osi rotácie, pretože je v rovnakom smere, alebo by to bolo odstrčenie smerom k osi rotácie. Hodnota krútiaceho momentu pre tieto dva prípady je nulová.

Najúčinnejšie vektory sily na vytvorenie krútiaceho momentu sú i = 90° alebo -90°, ktoré sú kolmé na polohový vektor. Najviac urobí pre zvýšenie rotácie.

Pravidlo pravej ruky pre krútiaci moment

Zložitá časť práce s krútiacim momentom je, že je vypočítané pomocou a vektorový produkt . Krútiaci moment je v smere uhlovej rýchlosti, ktorá by ním bola produkovaná, takže zmena uhlovej rýchlosti je v smere krútiaceho momentu. Použite pravú ruku a pokrčte prsty svojej ruky v smere otáčania spôsobeného silou a váš palec bude ukazovať v smere vektora krútiaceho momentu.

Čistý krútiaci moment

V reálnom svete často vidíte viac ako jednu silu pôsobiacu na predmet, ktorá spôsobuje krútiaci moment. Čistý krútiaci moment je súčtom jednotlivých krútiacich momentov. V rotačnej rovnováhe nie je na objekte žiadny čistý krútiaci moment. Môžu existovať jednotlivé krútiace momenty, ale sčítavajú sa do nuly a navzájom sa rušia.

Zdroje a ďalšie čítanie

• Giancoli, Douglas C. 'Physics: Principles with Applications', 7. vydanie. Boston: Pearson, 2016.
• Walker, Jearl, David Halliday a Robert Resnick. 'Základy fyziky', 10. vydanie. Londýn: John Wiley and Sons, 2014.