Indhold
Forestil dig dette: Du skal skrue en bolt af en træplanke. Du finder den nøgle i korrekt størrelse og fastgør den til bolten. For at begynde at løsne skruenøglen skal du holde i håndtaget og trække eller skubbe i en retning, der er vinkelret på skruenøglen. Hvis du skubbes langs skruenøglen, påføres ikke et drejningsmoment på bolten, og det løsnes ikke.
Moment er påvirkningen, der beregnes ud fra kræfter, der påvirker rotationsbevægelse eller forårsager rotation omkring en akse.
Generel momentfysik
Formlen til bestemmelse af drejningsmoment, τ er τ = r × F, hvor r er håndtagsarmen og F er kraften. Husk, r, τ, og F er alle vektormængder, således er operationen ikke skalær multiplikation, men et vektorkorsprodukt. Hvis vinklen, θ, mellem håndarmen og kraften kendes, kan størrelsen af drejningsmomentet beregnes som τ = r F sin (θ).
Standard- eller SI-drejningsmoment er Newton-målere eller Nm.
Nettomoment betyder beregning af det resulterende drejningsmoment ud fra n forskellige bidragende kræfter. Dermed:
Sigma ^ n_i vec { tau} = Sigma ^ n_i r_i F_i sin ( theta)
Ligesom i kinematik, hvis summen af drejningsmomenterne er 0, er objektet i rotationsbalance, hvilket betyder, at det hverken accelererer eller decelererer.
Ordforrådet for momentfysik
Moment ligningen er pakket med vigtig information om, hvordan drejningsmoment genereres, og hvordan man beregner et nettomoment. At forstå vilkårene i ligningen vil hjælpe dig med at gennemføre en generel beregning af nettomoment.
For det første er rotationsaksen det punkt, rotationen vil ske omkring. For eksempel på skruenøgle-drejningsmomentet var rotationsaksen gennem midten af bolten, da skruenøglen vil rotere rundt om bolten. For en savsag er rotationsaksen midten af bænken, hvor hjulet er placeret, og børnene i endene af savsagen påfører momentet.
Dernæst kaldes afstanden mellem rotationsaksen og den anvendte kraft håndarmen. Det kan være vanskeligt at bestemme geararmen, fordi det er en vektormængde, og der er derfor potentielt mange mulige armarme, men kun en korrekt.
Til sidst er handlingslinjen en imaginær linje, der kan udvides fra den påførte kraft for at bestemme geararmen.
Eksempel på momentberegning
Den bedste måde at starte de fleste fysikproblemer på er at tegne et billede af situationen. Nogle gange beskrives dette billede som et frit legemsdiagram (FBD), hvor det objekt, hvorpå kræfterne virker, tegnes, og kræfterne tegnes som pile med deres retning og styrke mærket. Andre vigtige oplysninger at tilføje til din FBD er en koordinatakse og rotationsaksen.
For at løse netmoment er et nøjagtigt frit kropsdiagram kritisk.
Trin 1: Tegn FBD og inkluder en koordinatakse. Mærk rotationsaksen.
Trin 2: Tegn alle de kræfter, der virker på kroppen, ved hjælp af de givne oplysninger til nøjagtigt at placere kræfterne i forhold til rotationsaksen.
Trin 3: For at bestemme geararmen (som sandsynligvis er angivet i problemet) skal du forlænge handlingslinjen fra kraften, så geararmen kan trækkes gennem rotationsaksen og vinkelret på kraften.
Trin 4: Oplysninger fra problemet kan give information om vinklen mellem håndarmen og kraften, således at bidraget til drejningsmomentet kan beregnes: τjeg = rjeg Fjeg sin (θjeg).
Trin 5: Tilføj hvert bidrag fra hver af de N-kræfter for at bestemme nettomomentet.