Innhold
Se for deg dette: Du må skru av en bolt fra en treplank. Du finner skiftenøkkelen i riktig størrelse og fest den på bolten. For å begynne å løsne skiftenøkkelen, må du holde i håndtaket og trekke eller skyve i en retning som er vinkelrett på håndtaket til skiftenøkkelen. Hvis du skyver langs skiftenøkkelen, påføres ikke et moment på bolten, og det løsner ikke.
Dreiemoment er påvirkningen som beregnes ut fra krefter som påvirker rotasjonsbevegelse, eller forårsaker rotasjon rundt en akse.
Generell momentfysikk
Formelen for bestemmelse av dreiemoment, τ er τ = r × F, hvor r er hendelen og F er kraften. Huske, r, τ, og F er alle vektormengder, og dermed er operasjonen ikke skalærmultiplikasjon, men et vektorkryssprodukt. Hvis vinkelen, θmellom hendelen og kraften er kjent, kan dreiemomentets størrelse beregnes som τ = r F sin (θ).
Standard eller SI dreiemoment er Newton meter, eller Nm.
Netto dreiemoment betyr å beregne det resulterende momentet fra n forskjellige medvirkende krefter. Og dermed:
Sigma ^ n_i vec { tau} = Sigma ^ n_i r_i F_i sin ( theta)Akkurat som i kinematikk, hvis summen av dreiemomentene er 0, er objektet i rotasjonsbalanse, noe som betyr at det verken akselererer eller bremser seg.
Vokabularet for momentfysikk
Momentligningen er fastpakket med viktig informasjon om hvordan dreiemoment genereres, og hvordan du beregner et nettomoment. Å forstå begrepene i ligningen vil hjelpe deg å fullføre en generell beregning av nettomoment.
For det første er rotasjonsaksen det punktet som rotasjonen vil skje. For eksempel på skiftenøkkelmomentet var rotasjonsaksen gjennom midten av bolten, siden skiftenøkkelen vil rotere rundt bolten. For en sag-sag er rotasjonsaksen midt på benken, der bærebjelken er plassert, og barna i endene av sag-sagen bruker dreiemomentet.
Deretter kalles avstanden mellom rotasjonsaksen og den påførte kraften spaken. Å bestemme spakarmen kan være vanskelig fordi det er en vektormengde, og det er potensielt mange mulige spakarmer, men bare en riktig.
Til slutt er handlingslinjen en tenkt linje som kan forlenges fra den påførte kraften for å bestemme spaken.
Eksempel på momentberegning
Den beste måten å starte de fleste fysikkproblemer på er å tegne et bilde av situasjonen. Noen ganger blir det bildet beskrevet som et fritt kroppsdiagram (FBD), der objektet som kreftene virker på er tegnet, og kreftene tegnes som piler med retning og styrke merket. Annen viktig informasjon å legge til FBD-en er koordinatakser og rotasjonsakse.
For å løse nettomoment er et nøyaktig diagram med fritt karosseri avgjørende.
Trinn 1: Tegn FBD og inkluder koordinatakser. Merk rotasjonsaksen.
Trinn 2: Tegn alle kreftene som virker på kroppen, og bruk informasjonen som er gitt for å plassere kreftene nøyaktig i forhold til rotasjonsaksen.
Trinn 3: For å bestemme spakarmen (som sannsynligvis er gitt i problemet), forleng du handlingslinjen fra kraften, slik at spakarmen kan trekkes gjennom rotasjonsaksen og vinkelrett på kraften.
Trinn 4: Informasjon fra problemet kan gi informasjon om vinkelen mellom hendelen og kraften, slik at bidraget til dreiemomentet kan beregnes: τJeg = rJeg FJeg sin (θJeg).
Trinn 5: Legg opp hvert bidrag fra hver av N-kreftene, for å bestemme nettomomentet.