Innehåll
All fysik handlar om att beskriva hur objekt rör sig och hur vissa mängder de har (t.ex. energi, fart) utbyts med varandra och miljön. Kanske är den mest grundläggande mängden som styr rörelse kraft, som beskrivs av Newtons Laws.
När du föreställer krafter kan du föreställa dig föremål som skjuts eller dras i en rak linje. I själva verket, där du först utsattes för maktbegreppet i en fysisk vetenskapskurs, är detta den typ av scenarie som du presenteras för eftersom det är det enklaste.
Men de fysiska lagarna som reglerar rotationsrörelse inkluderar en helt annan uppsättning variabler och ekvationer, även om de underliggande principerna är desamma. En av dessa speciella mängder är vridmoment, som ofta fungerar för att rotera axlar i maskiner.
Vad är kraft?
En kraft, enkelt sagt, är en push eller pull. Om nettoeffekten av alla krafter som verkar på ett objekt inte avbryts, kommer nettokraften att få objektet att accelerera eller ändra dess hastighet.
I motsats till, kanske, till din egen intuition såväl som för de antika grekernas idéer, krävs inte kraft för att flytta ett objekt med konstant hastighet, för acceleration definieras som hastigheten på hastighetsförändring.
Om en = 0, ändra i v = 0 och ingen kraft behövs för att föremålet ska fortsätta röra sig, förutsatt att inga andra krafter (inklusive luftdrag eller friktion) verkar på det.
Om summan av alla närvarande krafter är i noll och summan av alla närvarande moment är också noll, systemet anses vara i jämvikt, eftersom ingenting tvingar den att ändra sin rörelse.
Moment förklarat
Rotationsmotstycket för att tvinga i fysiken är vridmoment, representerat av T.
Vridmoment är en kritisk komponent i praktiskt taget alla möjliga tekniska applikationer; varje maskin som har en roterande axel har en momentkomponent som står för nästan hela transportvärlden, tillsammans med lantbruksutrustning och mycket mer i industriländerna.
Den allmänna formeln för vridmoment ges av
T = F × r × sin θVar F är den kraft som appliceras på en hävarm med längd r i vinkel θ . Eftersom sin 0 ° = 0 och sin 90 ° = 1, kan du se att vridmomentet maximeras när kraften appliceras vinkelrätt på spaken. När du tänker på någon erfarenhet med långa skiftnycklar du kan ha haft, är det förmodligen meningsfullt.
Axelmomentformel
För att beräkna axelmoment - till exempel om du letar efter en kamaxelmomentformel - måste du först ange vilken typ av axel du pratar om.
Detta beror på att axlar som till exempel är ihåliga och innehåller all sin massa i en cylindrisk ring uppför sig annorlunda än fasta axlar med samma diameter.
För torsion på både ihåliga eller fasta axlar, en kvantitet som anropas skjuvspänning, representerad av τ (den grekiska bokstaven tau), spelar in. Även polära tröghetsmoment i ett område, J, en kvantitet snarare som massa i rotationsproblem, kommer in i blandningen och är specifik för axelkonfiguration.
Den allmänna formeln för vridmoment på en axel är:
T = τ × frac {J} {r}var r är längden och riktningen på hävarmen. För en solid axel, J har värdet av (π / 2)r4.
För en ihålig axel, J istället är (π / 2) (ro4 – rjag4), var ro och ro är de yttre och inre radierna på axeln (den fasta delen utanför den tomma cylindern).