Innehåll
Föreställ dig det här: Du måste skruva loss en bult från en träplanka. Du hittar skiftnyckeln i rätt storlek och säkra den på bulten. För att börja lossa skiftnyckeln måste du hålla i handtaget och dra eller trycka i en riktning som är vinkelrätt mot skiftnyckelns handtag. Om du trycker längs skiftnyckelns riktning kommer inte ett vridmoment att appliceras på bulten och det kommer inte att lossna.
Moment är det inflytande som beräknas utifrån krafter som påverkar rotationsrörelse eller orsakar rotation kring en axel.
Allmän momentfysik
Formeln för att bestämma vridmoment, τ är t = r × F, var r är spaken och F är kraften. Kom ihåg, r, τ, och F är alla vektorkvantiteter, därför är operationen inte skalmultiplikation utan en vektorkorsprodukt. Om vinkeln, θmellan kuggarm och kraft är känd, kan momentets storlek beräknas som τ = r F sin (θ).
Standard- eller SI-momentenheten är Newton-mätare eller Nm.
Nettomoment betyder att beräkna det resulterande vridmomentet från n olika bidragande krafter. Således:
Sigma ^ n_i vec { tau} = Sigma ^ n_i r_i F_i sin ( theta)Precis som i kinematik, om summan av vridmomenten är 0, är föremålet i rotationsjämvikt, vilket betyder att det varken accelererar eller retarderar.
Ordförråd för momentfysik
Momentekvationen är förpackad med viktig information om hur vridmoment genereras och hur man beräknar ett nettomoment. Att förstå termerna i ekvationen hjälper dig att genomföra en allmän beräkning av nettomoment.
Först är rotationsaxeln den punkt som rotationen kommer att ske på. För exempel på skiftnyckelmomentet var rotationsaxeln genom bultens centrum, eftersom skiftnyckeln kommer att rotera runt bulten. För en sågsåg är rotationsaxeln mitten av bänken, där kretsen är placerad, och barnen vid änden av sågverket applicerar vridmomentet.
Därefter kallas avståndet mellan rotationsaxeln och den pålagda kraften hävarmen. Det kan vara svårt att bestämma hävarmen eftersom det är en vektorkvantitet, så det finns potentiellt många möjliga hävarmar, men bara en korrekt.
Slutligen är handlingslinjen en imaginär linje som kan förlängas från den applicerade kraften för att bestämma hävarmen.
Exempel Momentberäkning
Det bästa sättet att starta de flesta fysikproblem är att rita en bild av situationen. Ibland beskrivs den bilden som ett fri kroppsdiagram (FBD), där objektet som krafterna verkar på ritas och krafterna dras som pilar med deras riktning och storlek märkt. Annan viktig information att lägga till din FBD är en koordinataxlar och rotationsaxeln.
För att lösa för nätmoment är ett exakt diagram för fritt kropp viktigt.
Steg 1: Rita FBD och inkludera en koordinataxlar. Märk rotationsaxeln.
Steg 2: Rita alla krafter som verkar på kroppen med hjälp av den information som ges för att exakt placera krafterna relativt rotationsaxeln.
Steg 3: För att bestämma spakarmen (som sannolikt ges i problemet), sträck ut handlingslinjen från kraften, så att spakarmen kan dras genom rotationsaxeln och vinkelrätt mot kraften.
Steg 4: Information från problemet kan ge information om vinkeln mellan hävarmen och kraften, så att bidraget till momentet kan beräknas: τjag = rjag Fjag sin (θjag).
Steg 5: Lägg till varje bidrag från var och en av N-krafterna för att bestämma nettomomentet.