Sådan beregnes drejningsmoment på en skaft

Indhold

• Hvad er kraft?
• Drejningsmoment forklaret
• Formel for skaftmoment

Hele fysikken beskæftiger sig med at beskrive, hvordan genstande bevæger sig, og hvordan bestemte mængder, de besidder (f.eks. Energi, momentum) udveksles med hinanden og miljøet. Den mest grundlæggende mængde, der styrer bevægelse, er måske magt, som er beskrevet af Newtons Laws.

Når du forestiller dig kræfter, kan du forestille dig objekter, der skubbes eller trækkes i en lige linje. Faktisk, hvor du først udsættes for magtbegrebet i et fysisk videnskabskursus, er dette den slags scenarie, du præsenteres for, fordi det er det enkleste.

Men de fysiske love, der styrer rotationsbevægelse, inkluderer et helt andet sæt af variabler og ligninger, selvom de underliggende principper er de samme. En af disse specielle mængder er drejningsmoment, der ofte virker til at dreje aksler i maskiner.

Hvad er kraft?

En kraft, enkelt sagt, er et skub eller træk. Hvis nettoeffekten af ​​alle kræfter, der virker på et objekt, ikke annulleres, vil nettokraften få objektet til at accelerere eller ændre dets hastighed.

I modsætning til, måske, til din egen intuition såvel som til de gamle grækers ideer, kræves ikke kræfter for at bevæge et objekt med konstant hastighed, for acceleration defineres som hastigheden på hastighedsændring.

Hvis -en = 0, ændring i v = 0 og der kræves ingen kraft for at genstanden kan bevæge sig, forudsat at ingen andre kræfter (inklusive lufttræk eller friktion) virker på den.

I summen af ​​summen af ​​alle tilstedeværende kræfter er nul og summen af ​​alle tilstedeværende drejningsmomenter er også nul, systemet anses for at være i ligevægt, da intet tvinger det til at ændre sin bevægelse.

Drejningsmoment forklaret

Det roterende modstykke til kraft i fysikken er drejningsmoment, repræsenteret af T.

Drejningsmoment er en kritisk komponent i stort set alle slags tekniske applikationer, der kan tænkes; hver maskine, der inkluderer en roterende aksel, indeholder en momentkomponent, der tegner sig for næsten hele transportverdenen sammen med landbrugsudstyr og meget mere i den industrielle verden.

Den generelle formel for drejningsmoment er angivet af

T = F × r × sin θ

Hvor F er den kraft, der påføres en løftearm med længde r i en vinkel θ . Da sin 0 ° = 0 og sin 90 ° = 1, kan du se, at drejningsmomentet maksimeres, når kraften påføres vinkelret på armen. Når du tænker på nogen oplevelse med lange skruenøgler, du måtte have haft, giver dette sandsynligvis intuitiv mening.

Formel for skaftmoment

For at beregne akselmoment - for eksempel hvis du leder efter en knastakselmomentformel - skal du først angive den type skaft, du taler om.

Dette skyldes, at aksler, der for eksempel er udhulet og indeholder al deres masse i en cylindrisk ring, opfører sig forskelligt end faste aksler med samme diameter.

For torsion på både hule eller faste aksler, kaldes en mængde ren stress, repræsenteret af τ (det græske bogstav tau) kommer ind. Også polært treghedsmoment i et område, J, en mængde snarere som masse i rotationsproblemer, kommer ind i blandingen og er specifik for akselkonfiguration.

Den generelle formel for drejningsmoment på en skaft er:

T = τ × frac {J} {r}

hvor r er håndtagsarmens længde og retning. For en solid skaft, J har værdien af ​​(π / 2)r⁴.

For en udhulet skaft, J i stedet er (π / 2) (r_o⁴ – r_jeg⁴), hvor r_{o og} r_o er den udvendige og indvendige radie af akslen (den faste del udvendig til den tomme cylinder).