Περιεχόμενο
Όλη η φυσική ασχολείται με την περιγραφή του τρόπου με τον οποίο κινούνται τα αντικείμενα και τον τρόπο με τον οποίο ανταλλάσσονται μεταξύ τους και το περιβάλλον ορισμένες ποσότητες που διαθέτουν (π.χ. ενέργεια, ορμή). Ίσως η πιο θεμελιώδης ποσότητα που διέπει την κίνηση είναι η δύναμη, η οποία περιγράφεται από τους Newton Laws.
Όταν οραματίζετε τις δυνάμεις σας, φαντάζεστε ότι τα αντικείμενα πιέζονται ή τραβιούνται σε ευθεία γραμμή. Στην πραγματικότητα, όπου είστε αρχικά εκτεθειμένοι στην έννοια της δύναμης σε ένα μάθημα φυσικής επιστήμης, αυτό είναι το είδος του σεναρίου που παρουσιάζετε επειδή είναι το πιο απλό.
Αλλά οι φυσικοί νόμοι που διέπουν την περιστροφική κίνηση περιλαμβάνουν ένα εντελώς διαφορετικό σύνολο μεταβλητών και εξισώσεων, ακόμη και αν οι βασικές αρχές είναι οι ίδιες. Μία από αυτές τις ειδικές ποσότητες είναι ροπή, η οποία συχνά ενεργεί για την περιστροφή των αξόνων στις μηχανές.
Τι είναι η Δύναμη;
Μια δύναμη, απλά, είναι μια ώθηση ή έλξη. Εάν η καθαρή επίδραση όλων των δυνάμεων που δρουν σε ένα αντικείμενο δεν ακυρωθεί, τότε αυτή η καθαρή δύναμη θα προκαλέσει το αντικείμενο να επιταχύνει ή να αλλάξει την ταχύτητά του.
Σε αντίθεση, ίσως, με τη δική σας διαίσθηση καθώς και με τις ιδέες των αρχαίων Ελλήνων, η δύναμη δεν απαιτείται να μετακινεί ένα αντικείμενο με σταθερή ταχύτητα, για την επιτάχυνση ορίζεται ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας.
Αν ένα = 0, αλλάξτε το v = 0 και δεν απαιτείται καμία δύναμη προκειμένου το αντικείμενο να συνεχίσει να κινείται, υπό τον όρο ότι δεν ασκούνται άλλες δυνάμεις (συμπεριλαμβανομένης της αντίστασης αέρα ή τριβής).
Σε ένα κλειστό σύστημα, αν το άθροισμα όλων των δυνάμεων που υπάρχουν είναι μηδέν και το άθροισμα όλων των ροπών που υπάρχουν είναι επίσης μηδέν, το σύστημα θεωρείται ότι είναι σε ισορροπία, καθώς τίποτα δεν το αναγκάζει να αλλάξει την κίνηση της.
Η ροπή εξηγείται
Το περιστροφικό ομόλογο με δύναμη στη φυσική είναι η ροπή, που αντιπροσωπεύεται από Τ.
Η ροπή είναι μια κρίσιμη συνιστώσα σχεδόν κάθε είδους εφαρμοσμένης μηχανικής που μπορεί να φανταστεί κανείς. κάθε μηχανή που περιλαμβάνει έναν περιστρεφόμενο άξονα περιλαμβάνει ένα στοιχείο ροπής, το οποίο αντιπροσωπεύει σχεδόν ολόκληρο τον κόσμο των μεταφορών, μαζί με τον αγροτικό εξοπλισμό και πολλά άλλα στον βιομηχανικό κόσμο.
Ο γενικός τύπος ροπής δίνεται από τον
T = F × r × sin θΠου φά είναι η δύναμη που εφαρμόζεται σε βραχίονα μοχλού μήκους r διαγωνίως θ . Δεδομένου ότι η sin 0 ° = 0 και sin 90 ° = 1, μπορείτε να δείτε ότι η ροπή μεγιστοποιείται όταν η δύναμη εφαρμόζεται κάθετα στον μοχλό. Όταν σκέφτεστε για οποιαδήποτε εμπειρία με μακρά κλειδιά μπορεί να είχατε, αυτό πιθανόν να έχει διαισθητικό νόημα.
Φόρμουλα ροπής στροφέα
Για να υπολογίσετε τη ροπή του άξονα - για παράδειγμα, αν ψάχνετε για μια φόρμουλα ροπής εκκεντροφόρου - θα πρέπει πρώτα να καθορίσετε το είδος άξονα που μιλάτε.
Αυτό οφείλεται στο ότι οι άξονες που, για παράδειγμα, είναι κοίλοι και περιέχουν όλη τη μάζα τους σε έναν κυλινδρικό δακτύλιο, συμπεριφέρονται διαφορετικά από τους συμπαγείς άξονες της ίδιας διαμέτρου.
Για στρέψη σε κοίλους ή στερεούς άξονες, μια ποσότητα που ονομάζεται διατμητική πίεση, αντιπροσωπεύεται από τ (η ελληνική επιστολή tau). Επίσης το πολική στιγμή αδράνειας μιας περιοχής, J, μία ποσότητα μάλλον μάζας σε προβλήματα περιστροφής, εισέρχεται στο μείγμα και είναι ειδική για τη διαμόρφωση του άξονα.
Ο γενικός τύπος ροπής στρέψης σε έναν άξονα είναι:
Τ = τ × frac {J} {r}που r είναι το μήκος και η κατεύθυνση του βραχίονα μοχλού. Για έναν συμπαγή άξονα, J έχει την τιμή του (π / 2)r4.
Για έναν κοίλο άξονα, J αντί είναι (π / 2) (ro4 – rΕγώ4), που ro και ro είναι η εξωτερική και η εσωτερική ακτίνα του άξονα (το στερεό τμήμα εξωτερικά του κενού κυλίνδρου).