Obsah
Celá fyzika sa zaoberá popisom toho, ako sa objekty pohybujú a ako sa určité množstvá, ktoré majú (napr. Energia, hybnosť), vymieňajú medzi sebou as prostredím. Možno najdôležitejšou veličinou, ktorá riadi pohyb, je sila, ktorá je opísaná v Newtonových zákonoch.
Keď si predstavujete sily, pravdepodobne si predstavujete objekty, ktoré sú tlačené alebo ťahané v priamke. V skutočnosti, keď ste prvýkrát vystavení koncepcii sily v kurze fyzickej vedy, je to ten druh scenára, ktorý ste predstavili, pretože je to najjednoduchšie.
Fyzické zákony, ktorými sa riadi rotačný pohyb, však zahŕňajú celý rad premenných a rovníc, aj keď základné princípy sú rovnaké. Jedným z týchto zvláštnych množstiev je krútiaci moment, ktorá často slúži na otáčanie hriadeľov v strojoch.
Čo je sila?
Sila, jednoducho povedané, je tlačenie alebo ťahanie. Ak sa nezruší čistý účinok všetkých síl pôsobiacich na objekt, potom táto sieťová sila spôsobí, že sa objekt zrýchli alebo zmení jeho rýchlosť.
Na rozdiel od vlastnej intuície, ako aj myšlienok starovekých Grékov, sila nie je potrebná na to, aby sa objekt pohyboval konštantnou rýchlosťou, pretože zrýchlenie je definované ako rýchlosť zmeny rýchlosti.
ak = 0, zmena v proti = 0 a na to, aby sa predmet mohol pohybovať, nie je potrebná žiadna sila, pokiaľ naň nepôsobia iné sily (vrátane vzdušného odporu alebo trenia).
V uzavretom systéme je súčet všetkých prítomných síl nulový a súčet všetkých prítomných krútiacich momentov je tiež nula, systém sa považuje za rovnováha, pretože nič ho nenúti meniť svoj pohyb.
Vysvetlenie krútiaceho momentu
Otočným náprotivkom sily vo fyzike je krútiaci moment, ktorý predstavuje T.
Krútiaci moment je kritickou súčasťou prakticky všetkých možných inžinierskych aplikácií; každý stroj, ktorý obsahuje rotačný hriadeľ, obsahuje zložku krútiaceho momentu, ktorá predstavuje takmer celý dopravný svet, spolu s poľnohospodárskym zariadením a oveľa viac v priemyselnom svete.
Všeobecný vzorec krútiaceho momentu je daný vzorcom
T = F × r × sin 9Kde F je sila pôsobiaca na rameno páky dlhé r pod uhlom θ , Pretože sin 0 ° = 0 a sin 90 ° = 1, môžete vidieť, že krútiaci moment sa maximalizuje, keď je sila pôsobiaca kolmo na páku. Keď uvažujete o akejkoľvek skúsenosti s dlhými kľúčmi, ktoré ste mohli mať, pravdepodobne to dáva intuitívny zmysel.
Krútiaci moment hriadeľa
Ak chcete vypočítať krútiaci moment hriadeľa - napríklad, ak hľadáte vzorec krútiaceho momentu vačkového hriadeľa - musíte najprv špecifikovať druh hriadeľa, o ktorom hovoríte.
Je to tak preto, že hriadele, ktoré sú napríklad duté a obsahujú všetku svoju hmotu vo valcovom krúžku, sa správajú inak ako plné hriadele rovnakého priemeru.
Pre krútenie na dutých alebo pevných hriadeľoch sa nazýva množstvo šmykové napätie, reprezentovaný τ (grécky list tau). Tiež polárny moment zotrvačnosti oblasti, J, množstvo skôr ako hmotnosť pri rotačných problémoch, vstupuje do zmesi a je špecifické pre konfiguráciu hriadeľa.
Všeobecný vzorec krútiaceho momentu na hriadeli je:
T = τ × frac {J} {r}kde r je dĺžka a smer ramena páky. Pre pevný hriadeľ J má hodnotu (π / 2)r4.
Pre dutý hriadeľ, J namiesto toho je (π / 2) (ro4 – rja4), kde ro a ro sú vonkajší a vnútorný polomer hriadeľa (tuhá časť zvonka prázdneho valca).