Vääntömomentti (tunnetaan myös nimellä momentti tai voimamomentti) on taipumus a pakottaa aiheuttaa tai muuttaa kiertoliike ruumis. Se on kiertyvä tai kääntyvä voima esineeseen. Vääntömomentti lasketaan kertomalla voima ja etäisyys. Se on vektori määrä, mikä tarkoittaa, että sillä on sekä suunta että suuruus. Joko kulmanopeus hitausmomentti kohteen muutos tai molemmat.
Vääntömomentin yksiköt
Kansainvälinen mittausjärjestelmä (SI-yksiköt) vääntömomentiksi on newtonmetriä tai N * m. Vaikka newton-metrit ovat yhtä suuria kuin joulea, koska vääntömomentti ei ole työtä tai energiaa, joten kaikki mittaukset tulisi ilmaista newton-metreinä. Vääntömomenttia edustaa kreikkalainen tau-kirjain: τ laskelmissa. Kun sitä kutsutaan voimamomentiksi, sitä edustaa M. Imperial yksiköissä saatat nähdä punta-voima-jalat (lb⋅ft), jotka voidaan lyhentää punta-jalkoina, joihin sisältyy "voima".
Kuinka vääntömomentti toimii
Vääntömomentin suuruus riippuu käytetyn voiman määrästä, yhdistävän vipuvarren pituudesta akseli pisteeseen, johon voima kohdistuu, ja voimavektorin ja vivun välinen kulma käsivarsi.
Etäisyys on momenttivarsi, jota usein merkitään r. Se on vektori, joka osoittaa pyörimisakselilta siihen, missä voima toimii. Suuremman vääntömomentin tuottamiseksi sinun on kohdistettava voimaa kauempana kääntöpisteestä tai kohdistettava enemmän voimaa. Kuten Archimedes sanoi, hänellä oli paikka liikkua maailmassa, koska se pystyi seisomaan riittävän pitkällä vivulla. Jos työnnät ovea saranoiden lähellä, sinun on käytettävä enemmän voimaa sen avaamiseen kuin jos työnsit sitä ovenkahvan päällä kaksi jalkaa kauempana saranoista.
Jos voimavektori θ = 0 ° tai 180 ° voima ei aiheuta pyörimistä akselilla. Se joko ajaisi pois pyörimisakselilta, koska se on samaan suuntaan, tai työntäisi kohti pyörimisakselia. Näissä kahdessa tapauksessa vääntömomentin arvo on nolla.
Tehokkaimmat voimavektorit vääntömomentin tuottamiseksi ovat θ = 90 ° tai -90 °, jotka ovat kohtisuorassa sijaintivektoriin nähden. Se tekee eniten rotaation lisäämiseksi.
Oikeanpuoleinen sääntö vääntömomentiksi
Vaikea osa vääntömomentin työskentelyä on, että se on laskettu käyttää vektorituote. Vääntömomentti on sen tuottaman kulmanopeuden suuntaan, joten kulmanopeuden muutos on vääntömomentin suunnassa. Käytä oikeaa kättäsi ja taivuta käden sormet voiman aiheuttamaan pyörimissuuntaan, ja peukalo osoittaa vääntömomentin vektorin suuntaan.
Nettovääntömomentti
Todellisessa maailmassa näet usein useampia kuin yhden voiman, joka vaikuttaa esineeseen vääntömomentin aikaansaamiseksi. Nettovääntömomentti on yksittäisten vääntömomenttien summa. Pyörimistasapainossa esineessä ei ole nettovääntömomenttia. Vääntömomentteja voi olla yksittäisiä, mutta ne lisäävät nollaan ja peruuttavat toisiaan.
Lähteet ja lisälukeminen
- Giancoli, Douglas C. "Fysiikka: periaatteet sovellusten kanssa", 7. painos. Boston: Pearson, 2016.
- Walker, Jearl, David Halliday ja Robert Resnick. "Fysiikan perusteet", 10. painos. Lontoo: John Wiley ja pojat, 2014.