Manawa o ka ikaika (torque)

Mea Manawa o ka Ikaika (Torque)

Nā Lima Kaila
E noʻonoʻo i kahi mea e wili ana, e like me ka puka. Ke wehe ʻia a pani ʻia paha ka puka, e wili ia. ʻO ka hinge e hoʻopili ana i ka puka i ka paia e hana ma ke ʻano he axis o ka wili ʻana.
Kiʻi o ka puka i ʻike ʻia mai luna mai. E noʻonoʻo i kahi laʻana kahi i paʻi ʻia ai kahi puka me nā ikaika ʻelua, kahi i like ai ka nui a me ke kuhikuhi o nā ikaika ʻelua; kū pololei ke kuhikuhi o ka ikaika i ka puka.
I ka wā mua, ua paʻi ʻia ka puka me ka ikaika F.₁ aia ma kahi mamao r₁ mai ke koʻi o ka wili ʻana. Ma hope o kēlā, ua paʻi ʻia ka puka me ka ikaika F₂ aia ma kahi mamao r₂ mai ke koʻi o ka wili ʻana. ʻOiai ua like ka nui a me ke kuhikuhi o ka ikaika F1 me F₂, ikaika F₂ ke kumu o ka wili ʻana o ka puka ma mua o ka ikaika F₁. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, ʻo ka ikaika F₂ hoʻoulu i ka wikiwiki angular ʻoi aku ma mua o ka ikaika F₁Hiki iā ʻoe ke hōʻoia i kēia.
ʻAʻole i hoʻopili wale ʻia ka nui o ka wikiwiki kihi o kahi mea i ka wili ʻana e ka ikaika akā ua hoʻopili pū ʻia e ka mamao ma waena o ke kiko o ka hana a ka ikaika a me ke axis o ka wili ʻana (r). Inā kū pololei ke kuhikuhi o ka ikaika i ka ʻili o ka mea e like me ka laʻana ma luna, ua like ka lima o ka ikaika (l) me ka mamao ma waena o ke kiko o ka hana a ka ikaika a me ke axis o ka wili ʻana (r). He aha inā ʻaʻole kū pololei ke kuhikuhi o ka ikaika i ka ʻili o ka mea?
E nānā hou i ʻelua mau laʻana ʻē aʻe e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma luna. ʻOiai like ka nui o nā ikaika F2 a me F3, ʻokoʻa nā kuhikuhi o nā ikaika ʻelua i ʻokoʻa ai nā lima o ka ikaika (l). Ma luna kiʻi c, kūlike ke kuhikuhi o ka laina hana o ka ikaika me ke axis o ka wili ʻana i ʻole ka lima o ka ikaika. ʻIke ʻia ka lima ikaika ma ke kahakiʻi ʻana i kahi laina mai ke axis o ka wili ʻana a i ka laina hana o ka ikaika, kahi e pono ai ke laina mai ke axis o ka wili ʻana e kū pololei a i ʻole e hana i kahi kihi o 90^o me ke laina o ka hana a ka ikaika.
Aloha kiʻi b i hiki iā ʻoe ke hoʻomaopopo maikaʻi i ka loaʻa ʻana o ke ʻano hana lima ikaika ma lalo nei.
ʻIkepili:
l = lima o ka ikaika, r = ka mamao o ke kiko o ka hana o ka ikaika mai ke axis o ka wili
Hoʻohana ʻia ka hoʻohālikelike 1 e helu ai i ka lima ikaika.
Inā kū pololei ʻo F iā r a laila ʻo 90 ke kihi i hoʻokumu ʻia^o.
l = r sin 90^o = (r)(1)
l = r
Inā kūlike ʻo F me r a laila ʻo ke kihi i hoʻokumu ʻia he 0^o.
l = r sin 0^o = (r)(0)
l = 0

Manawa o ka ikaika a i ʻole Torque
Manawa nui o ka ikaika
Ma ke ʻano makemakika, ʻo ka nui o ka manawa o ka ikaika ka hopena o ka hoʻonui ʻana i ka nui o ka ikaika (F) me ka lima o ka ikaika (l).
Hoʻohana ʻia ka hoʻohālikelike 2 e helu i ka nui o ka manawa o ka ikaika.
ʻO ke anakahi honua o ka torque ʻo ia ka mika Newton, i hoʻopōkole ʻia ʻo N.m. ʻO ke anakahi honua o ka torque ua like ia me ka hana a me ka ikehu, akā ʻaʻole ka torque ka ikehu, no laila ʻaʻole pono e pani ʻia kāna anakahi me ke anakahi Joule. Hoʻohana pinepine nā kānaka ʻepekema i ka huaʻōlelo Torque, ʻoiai hoʻohana pinepine nā ʻenekinia i ka huaʻōlelo moment of force.

Ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika
He nui vector ka manawa o ka ikaika, no laila, ma waho aʻe o kona nui, he kuhikuhi nō hoʻi kona. Hiki ke hoʻoholo maʻalahi ʻia ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika me ka hoʻohana ʻana i ke kānāwai lima ʻākau. E hoʻohuli i nā manamana lima ʻehā o kou lima ʻākau, e hoʻokūpaʻa ana i kou manamana nui ʻākau. ʻO ke kuhikuhi o ka wili ʻana o nā manamana lima ʻehā ke kuhikuhi o ka wili ʻana, ʻoiai ke kuhikuhi i kuhikuhi ʻia e ka manamana nui ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika.
Inā piʻi ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika (ma ke axis y maikaʻi) a i ʻole ma ka ʻākau (ma ke axis x maikaʻi), a laila maikaʻi ka manawa o ka ikaika a i ʻole ka torque. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā iho ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika (ma ke axis y) a i ʻole ma ka hema (ma ke axis x), a laila maikaʻi ʻole ka manawa o ka ikaika.
ʻO ia hoʻi, inā he ʻaoʻao ʻākau ka wili ʻana o ka mea, he maikaʻi ʻole ka manawa o ka ikaika. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā he ʻaoʻao ʻākau ka wili ʻana o ka mea, he maikaʻi ka manawa o ka ikaika.

Laʻana pilikia

1. Hana nā mana ʻelima ma kahi huinahā me nā ʻaoʻao o 10 cm e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. ʻO ka hopena o ka manawa o nā mana me ke axis ma ke kiko o ke kihi o nā diagonals o ka huinahā he…

Pahana

Ua ʻike ʻia:

Ka lōʻihi o ke kiʻikuhi = 5√2 kenimika = (5)(1,4) kenimika = 7 kenimika = 0,07 m

Ka hewa 45 ^o = 0,5√2 = (0,5)(1,4) = 0,7

Nīnau ʻia: Ka hopena o ka torque

Pane:

Torque 1:

τ ₁ = (10 N)(0,07 m)(hala 45 ^o ) = (10 N)(0,07 m)(0,7) = 0,49 Nm

ʻO ka Torque 1 ke kumu o ka wili ʻana o ka huinahā ma ka ʻaoʻao hema, no laila ma ke kuʻuna ua hāʻawi ʻia kahi hōʻailona maikaʻi.

Torque 2:

τ ₂ = (4 N)(0,07 m)(hala 45 ^o ) = (4 N)(0,07 m)(0,7) = 0,196 Nm

ʻO ka Torque 2 ke kumu o ka wili ʻana o ka huinahā ma ka ʻaoʻao hema, no laila ma ke kuʻuna ua hāʻawi ʻia kahi hōʻailona maikaʻi.

Torque 3:

τ ₃ = (10 N)(0,07 m)(hala 45 ^o ) = (10 N)(0,07 m)(0,7) = 0,49 Nm

ʻO ka Torque 3 ke kumu o ka wili ʻana o ka huinahā ma ka ʻaoʻao hema, no laila ma ke kuʻuna ua hāʻawi ʻia kahi hōʻailona maikaʻi.

Torque 4:

τ ₄ = (5√2 N)(0,07 m)(hala 90 ^o ) = (7 N)(0,07 m)(1) = 0,49 Nm

ʻO ka Torque 4 ke kumu o ka wili ʻana o ka huinahā ma ka ʻaoʻao hema, no laila ma ke kuʻuna ua hāʻawi ʻia kahi hōʻailona maikaʻi.

Torque 5:

τ ₅ = (9 N)(0,07 m)(hala 45 ^o ) = (9 N)(0,07 m)(0,7) = -0,44 Nm

ʻO ka Torque 5 ke kumu o ka wili ʻana o ka huinahā i ka ʻaoʻao o ka uaki, no laila ma ke ʻano maʻamau ua hāʻawi ʻia kahi hōʻailona maikaʻi ʻole.

Ka hopena o ka torque:

τ = 0,49 + 0,196 + 0,49 + 0,49 – 0,44 = 1,47 + 0,196 – 0,44 = 1,666 – 0,44 = 1,226 Nm