Крутящий момент (также известный как момент или момент силы) – это тенденция силы вызывать или изменять вращательное движение тела. Это сила скручивания или поворота объекта. Крутящий момент рассчитывается путем умножения силы на расстояние. Это векторная величина, то есть она имеет как направление, так и величину. Либо угловая скорость для момента инерции объекта изменяется, либо и то, и другое.
Единицы крутящего момента
The International Система единиц измерения (единицы СИ), используемая для крутящего момента, – ньютон-метры или Н * м. Несмотря на то, что ньютон-метры равны джоулям, поскольку крутящий момент не является работой или энергией, поэтому все измерения должны быть выражены в ньютон-метрах. В расчетах крутящий момент обозначается греческой буквой тау: τ . Когда он называется моментом силы, он обозначается как M . В британских единицах измерения вы можете увидеть фунт-сила-фут (lb⋅ft), что может быть сокращено как фунт-фут с подразумеваемой “силой”.
Как работает крутящий момент
Величина крутящего момента зависит от приложенной силы, длины плеча рычага, соединяющего ось с точкой приложения силы, и угла между силой вектор и плечо рычага.
Расстояние – это плечо момента, часто обозначаемое r. Это вектор, указывающий от оси вращения к месту действия силы. Чтобы создать больший крутящий момент, вам необходимо приложить силу дальше от точки поворота или приложить больше силы. Как сказал Архимед, имея место, чтобы стоять с достаточно длинным рычагом, он мог двигать мир. Если вы толкаете дверь рядом с петлями, вам нужно приложить больше силы, чтобы открыть ее, чем если бы вы давили на дверную ручку на два фута дальше от петель.
Если вектор силы θ = 0 ° или 180 °, сила не вызовет вращения оси. Он будет либо отталкиваться от оси вращения, потому что находится в том же направлении, либо отталкиваться к оси вращения. Значение крутящего момента для этих двух случаев равно нулю.
Наиболее эффективные векторы силы для создания крутящего момента равны θ = 90 ° или -90 °, которые перпендикулярны вектору положения. Это больше всего поможет увеличить вращение.
Правило правой руки для крутящего момента
Сложная часть работы с крутящий момент заключается в том, что он рассчитывается с использованием векторного произведения. Крутящий момент находится в направлении угловой скорости, которую он мог бы создать, поэтому изменение угловой скорости происходит в направлении крутящего момента. Правой рукой согните пальцы руки в направлении вращения, вызванного силой, и ваш большой палец будет указывать в направлении вектора крутящего момента.
Полезный крутящий момент
В реальном мире вы часто видите, что на объект действует несколько сил, вызывающих крутящий момент. Чистый крутящий момент – это сумма отдельных крутящих моментов. Во вращательном равновесии на объект отсутствует чистый крутящий момент.. Могут быть отдельные моменты затяжки, но они в сумме равны нулю и компенсируют друг друга.
Источники и дополнительная информация
- Джанколи, Дуглас К. “Физика: принципы с приложениями”, 7-е изд. Бостон: Пирсон, 2016.
- Уокер, Джерл, Дэвид Холлидей и Роберт Резник. «Основы физики», 10-е изд. Лондон: John Wiley and Sons, 2014.