የኃይል ቅጽበት

ስለ ኃይል ሞመንት ጽሁፍ

1. የሌቨር ክንድ

እንደ የክፍል በር ያሉ የሚሽከረከር ነገርን ይገምግሙ። በሩ ሲከፈት ወይም ሲዘጋ በሩ ይሽከረከራል። በሩን ከግድግዳው ጋር የሚያገናኙት ማጠፊያዎች እንደ የማዞሪያ ዘንግ ሆነው ያገለግላሉ።

የበሩ ምስል ከላይ ይታያል። በሩ ተመሳሳይ መጠንና አቅጣጫ ባላቸው ሁለት ኃይሎች ውስጥ የሚገፋበትን ምሳሌ ይገምግሙ፣ የኃይሉ አቅጣጫ ከበሩ ጋር ቀጥ ያለ ነው። መጀመሪያ ላይ በሩ የሚገፋው በF ኃይል ነው።₁፣ r₁ ከዙሪያው ዘንግ። በመቀጠልም፣ በሩ በ F ኃይል ይገፋል።₂፣ r₂ ከዙሪያው ዘንግ ርቆ። ምንም እንኳን የኃይሉ መጠን እና አቅጣጫ F ቢሆንም።₁ = ረ₂የኤፍ ኃይል₂ በሩ ከ F ኃይል በበለጠ ፍጥነት እንዲሽከረከር ያደርገዋል₁በሌላ አነጋገር፣ የኤፍ ኃይል₂ ከ F ኃይል ጋር ሲነጻጸር የበለጠ አንግል ማጣደፍን ያስከትላል₁ይህንን ማረጋገጥ ትችላለህ።

የሚንቀሳቀስ ነገር የማዕዘን ፍጥነት መጠን በኃይል ብቻ ሳይሆን በኃይሉ የስራ ነጥቦች እና በ rotary axis (r) መካከል ባለው ርቀትም ተጽዕኖ ያሳድራል። የኃይሉ አቅጣጫ ከላይ ባለው ምሳሌ ላይ እንደሚታየው ከነገሩ ወለል ጋር ቀጥ ያለ ከሆነ፣ የሊቨር ክንድ (l) ከስራ ነጥቦች መካከል ካለው የማሽከርከር ዘንግ (r) ጋር እኩል ነው። የኃይሉ አቅጣጫ ከነገሩ ወለል ጋር ቀጥ ያለ ካልሆነስ?

በጎን በኩል ባለው ምስል ላይ እንደሚታየው ሁለት ሌሎች ምሳሌዎችን ይገምግሙ። የኃይሉ መጠን ተመሳሳይ ቢሆንም፣ የኃይሉ አቅጣጫ የተለየ ስለሆነ የሌቨር ክንድ (l) እንዲሁ የተለየ ነው። በስእል 3፣ የኃይሉ የሥራ መስመር አቅጣጫ ከሌቨር ክንድ ዜሮ እንዲሆን ከሌቨር ክንድ ጋር ይጣጣማል። የሌቨር ክንድ የሚታወቀው ከሌቨር ዘንግ እስከ የሠራተኛው መስመር ያለውን መስመር በመግለጽ ነው። የሌቨር ክንድ የሚታወቀው የሌቨር ዘንግ መስመር ቀጥ ያለ መሆን ወይም የ90o አንግል ከኃይል መስመር ጋር መፍጠር አለበት።

የሊቨር ክንዱን እኩልታ በተሻለ ሁኔታ ለመረዳት ምስል 2ን ይመልከቱ።

ሲን θ = l / r

l = r sin θ

l = የሊቨር ክንድ፣ r = የሰራተኛው ነጥብ ርቀት ከማሽከርከር ዘንግ ጋር።

ከላይ ያለው እኩልታ የሊቨር ክንዱን ለማስላት ይጠቅማል። F ከ r ጋር ​​ቀጥ ያለ ከሆነ፣ የተፈጠረው አንግል 90 ^o ነው ።

l = r ኃጢአት 90 ^o = r (1)

l = r

F ከ r ጋር ​​የሚገጣጠም ከሆነ፣ የተፈጠረው አንግል 0 ^o ነው ።

l = r ኃጢአት 0 ^o = r (0)

l = 0

2.2 የኃይል ቅጽበት (ሞገድ)

2.2.1 የኃይል ቅጽበት መጠን

በሂሳብ፣ የሞመንት ኃይል መጠን የሚለካው የኃይሉ (F) እና የሌቨር ክንድ (l) ማባዛት ውጤት ነው።

τ = F l

τ = የኃይል አፍታ (የኒውተን ሜትር)፣ F = ኃይል ( ኒውተን )፣ l = የሌቨር ክንድ (ሜትር)

እኩልታ 2 የኃይልን ቅጽበት መጠን ለማስላት ይጠቅማል። ዓለም አቀፍ የጉልበት ስርዓት ከስራ ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ነገር ግን ጉልበት ጉልበት አይደለም፣ ስለዚህ ክፍሉ በጁል መተካት አያስፈልገውም። የፊዚክስ ሊቃውንት ብዙውን ጊዜ የጉልበት የሚለውን ቃል ይጠቀማሉ፣ መሐንዲሶች ደግሞ የጉልበት ቅጽበት የሚለውን ቃል ይጠቀማሉ።

2.2.2 የኃይል ቅጽበት አቅጣጫ

የኃይል ቅጽበት የቬክተር መጠን ነው ምክንያቱም ከመጠኑ በተጨማሪ የኃይል ቅጽበት አቅጣጫም አለው። የኃይል ቅጽበት አቅጣጫ በቀኝ እጅ ደንብ በመጠቀም በቀላሉ ይታወቃል። የቀኝ እጅዎን አራት ጣቶች ያሽከርክሩ፣ የቀኝ እጅ አውራ ጣት ደግሞ ይደገፋል። የአራቱ ጣቶች አቅጣጫ የነገሩ የማሽከርከር አቅጣጫ ሲሆን በአውራ ጣት የሚታየው አቅጣጫ ደግሞ የኃይል ቅጽበት አቅጣጫ ነው።

የኃይል ቅጽበት አቅጣጫ ወደ ላይ (በy-ዘንግ አቅጣጫ) ወይም ወደ ቀኝ (በx-ዘንግ አቅጣጫ) ከሆነ የኃይል ቅጽበት አዎንታዊ ነው። በተቃራኒው የኃይል ቅጽበት አቅጣጫ ወደ ታች (በy-ዘንግ አቅጣጫ) ወይም ወደ ግራ (በ-x-ዘንግ አቅጣጫ) ከሆነ የኃይል ቅጽበት አሉታዊ ነው። በሌላ አነጋገር፣ የነገሮች ሽክርክር አቅጣጫ በሰዓት አቅጣጫ ከሆነ የኃይል ቅጽበት አሉታዊ ነው። በተቃራኒው፣ የነገሮች ሽክርክር አቅጣጫ በሰዓት አቅጣጫ ከሆነ የኃይል ቅጽበት አሉታዊ ነው። በተቃራኒው፣ የነገሮች ሽክርክር አቅጣጫ በሰዓት አቅጣጫ ከሆነ የኃይል ቅጽበት አዎንታዊ ነው።

2.2.3 የኃይል ቅጽበት ናሙና ችግሮች

የችግሮች ናሙና 1.

አንድ ብሎክ 8 ሜትር ርዝመት አለው። በምስሉ ላይ እንደሚታየው በጨረሩ ላይ ሶስት ኃይሎች ይሰራሉ። ጨረሩ በመሃል ላይ እንዲሽከረከር የሚያደርገው የኃይል ቅጽበት መጠን ስንት ነው?

መፍትሄ፡

የጨረሩ መሃል መሃል ላይ ይገኛል። የጨረሩ ርዝመት 8 ሜትር ነው፣ ስለዚህ የጨረሩ መሃል ከጨረሩ ጫፍ 4 ሜትር ርቀት ላይ ይገኛል።

ጉልበት 1 = F ₁ l ₁ = (10 N)(4 ሜ) = 40 N ሜ

ቶርክ 1 ፖዘቲቭ ነው ምክንያቱም ቶርክ 1 ጨረሮቹ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከሩ ስለሚያደርግ።

ጉልበት 2 = F ₂ l ₂ = (10 N)(2 ሜ) = – 20 N ሜ

ጉልበት 2 ጨረሩ በሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ ቶርክ 2 አሉታዊ ነው።

ጉልበት 3 = F ₃ l ₃ = (15 N)(2 ሜ) = – 30 N ሜ

ጉልበት 3 ጨረሩ በሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ ቶርክ 3 አሉታዊ ነው።

የተጣራ ጉልበት = 40 N m – 20 N m – 30 N m = – 10 N m

የውጤቱ ጉልበት አሉታዊ ነው፣ ይህ የሚያመለክተው የጨረሩ የማዞሪያ አቅጣጫ በሰዓት አቅጣጫ መሆኑን ነው።

የችግሮች ናሙና 2.

F ₁ = 10 N፣ F ₂ = 15 N፣ F ₃ = 15 N እና F ₄ = 10 N፣ በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው በ ABCD ዘንግ ላይ ይስሩ። የ ABCD ዘንግ ርዝመት 20 ሜትር ነው። የዘንጉ ክብደት ችላ ከተባለ፣ በነጥብ D ላይ የሚገኘው የማሽከርከር ዘንግ የኃይል ቅጽበት መጠንን ይወስናል።

መፍትሄ፡

የዚህ አስቸጋሪነት ጥያቄ ጨረሩ እንዲሽከረከር የሚያደርገው የተጣራ ጉልበት ምንድን ነው የሚለው ሲሆን የማሽከርከር ዘንግ በነጥብ D ላይ ይገኛል።

ጉልበት 1 = F ₁ l ₁ = (10 N)(15 ሜትር) = 150 N ሜትር

ቶርክ 1 ፖዘቲቭ ነው ምክንያቱም ቶርክ 1 ጨረሩ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ

በሰዓት አቅጣጫ ካለው አቅጣጫ በተቃራኒ።

ጉልበት 2 = F ₂ l ₂ = (15 N)(5 ሜትር) = -75 N ሜትር

ጉልበት 2 ጨረሩ በሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ ቶርክ 2 አሉታዊ ነው።

ጉልበት 3 = F ₃ l ₃ = (15 N)(0 ሜ) = 0 N ሜ

ቶርኬ 3 ዜሮ ነው ምክንያቱም F ₃ ከዙሪያው ዘንግ ጋር ስለሚገጣጠም ነው።

ጉልበት 4 = F ₄ l ₄ = (10 N)(5 ሜ) = 50 N ሜ

ቶርክ 4 አዎንታዊ ነው ምክንያቱም ቶርክ 4 ጨረሩ በተቃራኒ አቅጣጫዎች በሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ።

የተጣራ ጉልበት = 150 N m – 75 N m + 50 N m = 125 N m

የተጣራ ጉልበት አዎንታዊ ነው፣ ስለዚህ የጨረሩ የማዞሪያ አቅጣጫ በሰዓት አቅጣጫ ተቃራኒ ነው።