ʻAtikala e pili ana i ka Manawa o ka Mana
1. Lima lima
E nānā hou i kahi mea e wili ana, e like me ka puka o kahi lumi. Ke wehe ʻia a pani ʻia paha ka puka, wili ka puka. ʻO nā hinges e hoʻopili ai i ka puka i ka paia e hana ma ke ʻano he axis o ka wili ʻana.
ʻIke ʻia ke kiʻi o ka puka mai luna mai. E nānā hou i kahi laʻana kahi i paʻi ʻia ai ka puka i nā ikaika ʻelua like i loaʻa ka nui a me ke kuhikuhi like, kahi i kū pololei ai ke kuhikuhi o ka ikaika i ka puka. I ka wā mua, ua paʻi ʻia ka puka me ka ikaika o F.1, r1 mai ke koʻi o ka wili ʻana. Ma hope iho, ua paʻi ʻia ka puka me ka ikaika o F2, r2 mamao aku mai ke koʻi o ka wili ʻana. ʻOiai ka nui a me ke kuhikuhi o ka ikaika F1 =F2, ka ikaika o F2 ke kumu o ka wili ʻana o ka puka ma mua o ka ikaika o F1. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, ʻo ka ikaika o F2 hoʻoulu i ka wikiwiki angular nui aʻe i hoʻohālikelike ʻia me ka ikaika o F1Hiki iā ʻoe ke hōʻoia i kēia.
ʻAʻole i hoʻopili wale ʻia ka nui o ka wikiwiki angular o ka mea e neʻe ana e ka ikaika akā ua hoʻopili pū ʻia e ka mamao ma waena o nā kiko hana o ka ikaika a me ke axis rotary (r). Inā kū pololei ke kuhikuhi o ka ikaika i ka ʻili o ka mea e like me ka laʻana ma luna, a laila ua like ka lima lever (l) me ka mamao ma waena o nā kiko hana me ke axis o ka rotation (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 ka ʻaoʻao. ʻOiai like ka nui o ka ikaika, ʻokoʻa ke kuhikuhi o ka ikaika, no laila ʻokoʻa hoʻi ka lima lever (l). Ma ke Kiʻi 3, kūlike ke kuhikuhi o ka laina hana o ka ikaika me ke axis o ka wili ʻana i ʻole ka lima lever. Ua ʻike ʻia ka lima lever ma ka wehewehe ʻana i ka laina mai ke axis o ka wili ʻana a i ka laina o ka poʻe hana. Ma kahi e pono ai ke kū pololei o ka laina o ke axis o ka wili ʻana a i ʻole e hana i kahi kihi o 90o me kahi laina ikaika.
E nānā i ke kiʻi 2 i maopopo maikaʻi ai iā ʻoe ke kaulike o ka lima lever.
Sin θ = l / r
l = r sin θ
l = ka lima lever, r = ka mamao o ke kiko o ka mea hana me ke axis o ka wili.
Hoʻohana ʻia ke kaulike ma luna e helu i ka lima lever. Inā kū pololei ʻo F iā r, a laila ʻo 90 o ke kihi i hoʻokumu ʻia.
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
2.2 Manawa o ka ikaika (ikehu)
2.2.1 Ka nui o ka manawa o ka ikaika
Ma ke ʻano makemakika, ʻo ka nui o ka ikaika o ka manawa ka hopena o ka hoʻonui ʻia ʻana o ka ikaika (F) a me ka lima lever (l).
τ = F l
τ = ka manawa o ka ikaika (mika Newton), F = ka ikaika ( Newton ), l = ka lima lever (mika)
Hoʻohana ʻia ka hoʻohālikelike 2 e helu i ka nui o ka manawa o ka ikaika. ʻO ka ʻōnaehana honua o ka torque ua like ia me ka hana, akā ʻaʻole ka torque ka ikehu, no laila ʻaʻole pono e pani ʻia ke anakahi me Joule. Hoʻohana pinepine nā kānaka ʻepekema i ka huaʻōlelo torque, ʻoiai nā ʻenekinia e hoʻohana i ka huaʻōlelo manawa o ka ikaika.
2.2.2 Ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika
He nui vector ka manawa o ka ikaika no ka mea, ma waho aʻe o ka loaʻa ʻana o ka nui, aia nō hoʻi ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika. Ua ʻike 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, ʻoiai e paʻa ana ka manamana nui o ka lima ʻākau. ʻO ke kuhikuhi o nā manamana lima ʻehā ke kuhikuhi o ka hoʻohuli ʻana o ka mea, ʻoiai ke kuhikuhi i hōʻike 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 kuhikuhi o ka axis-y) a i ʻole ma ka ʻākau (ma ke kuhikuhi o ka axis-x) a laila maikaʻi ka manawa o ka ikaika. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā iho ke kuhikuhi o ka manawa o ka ikaika (ma ke kuhikuhi o ka axis-y) a i ʻole ma ka hema (ma ke kuhikuhi o ka axis-x), he maikaʻi ʻole ka manawa o ka ikaika. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, inā he ʻaoʻao ʻākau ke kuhikuhi o ka wili ʻana o nā mea, a laila he maikaʻi ʻole ka manawa o ka ikaika. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā kūʻē ke kuhikuhi o ka wili ʻana o nā mea i ka wili ʻana o ka ʻaoʻao ʻākau, a laila maikaʻi ka manawa o ka ikaika.
2.2.3 Nā pilikia hoʻohālike o ka manawa o ka ikaika
Nā pilikia laʻana 1.
He 8 mika ka lōʻihi o kahi poloka. Ma ke kaola e hana ai i ʻekolu mau mana, e like me ke kiʻi. He aha ka nui o ka manawa o ka ikaika e hoʻohuli ai i ke kaola a puni kona kikowaena?
pāʻoihana:
Aia ke kikowaena o ke kaola ma waenakonu. ʻO ka lōʻihi o ke kaola he 8 mika, no laila he 4 mika ke kikowaena o ke kaola mai ka hopena o ke kaola.
Torque 1 = F 1 l 1 = (10 N)(4 m) = 40 N m
He maikaʻi ka Torque 1 no ka mea ʻo ka torque 1 ke kumu o ka wili ʻana o nā kaola i ka ʻaoʻao ʻē aʻe o ka uaki.
ʻO ka ikaika 2 = F 2 l 2 = (10 N)(2 m) = – 20 N m
He maikaʻi ʻole ka Torque 2 no ka mea ʻo ka torque 2 ke kumu o ke kukuna e wili i ka ʻaoʻao o ka uaki.
ʻO ka ikaika 3 = F 3 l 3 = (15 N)(2 m) = – 30 N m
He maikaʻi ʻole ka Torque 3 no ka mea ʻo ka torque 3 ke kumu o ke kukuna e wili i ka ʻaoʻao o ka uaki.
ʻO ka torque upena = 40 N m – 20 N m – 30 N m = – 10 N m
He maikaʻi ʻole ka torque hopena, hōʻike kēia i ke kuhikuhi o ka wili ʻana o ke kukuna ma ka ʻaoʻao o ka uaki.
Nā pilikia laʻana 2.
F 1 = 10 N, F 2 = 15 N, F 3 = 15 N a me F 4 = 10 N, e hana ma ke koʻokoʻo o ABCD e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi. ʻO ka lōʻihi o ke koʻokoʻo ABCD he 20 mika. Inā hoʻowahāwahā ʻia ke kaumaha o ke koʻokoʻo, ʻo ke axis o ka wili ʻana ma kahi D e hoʻoholo i ka nui o ka manawa o ka ikaika.
pāʻoihana:
ʻO ka nīnau o kēia paʻakikī, he aha ka torque upena e hoʻohuli ai i ke kukuna, kahi i loaʻa ai ke axis o ka wili ma kahi D.
Torque 1 = F 1 l 1 = (10 N)(15 m) = 150 N m
He maikaʻi ka Torque 1 no ka mea ʻo ka torque 1 ke kumu o ka wili ʻana o ke kukuna
ʻē aʻe i ke kuhikuhi o ka ʻaoʻao uaki.
Torque 2 = F 2 l 2 = (15 N)(5 m) = -75 N m
He maikaʻi ʻole ka Torque 2 no ka mea ʻo ka torque 2 ke kumu o ka wili ʻana o ke kukuna i ka ʻaoʻao o ka uaki.
Torque 3 = F 3 l 3 = (15 N)(0 m) = 0 N m
ʻO ka Torque 3 he ʻole no ka mea pili ʻo F 3 me ke axis o ka wili.
Torque 4 = F 4 l 4 = (10 N)(5 m) = 50 N m
He maikaʻi ka Torque 4 no ka mea ʻo ka torque 4 ke kumu o ka wili ʻana o ke kukuna i nā ʻaoʻao ʻē aʻe ma ka ʻaoʻao ʻākau.
ʻO ka torque upena = 150 N m – 75 N m + 50 N m = 125 N m
He maikaʻi ka torque upena, no laila ke kuhikuhi o ka wili ʻana o ke kaola e kūʻē ana i ke kuhikuhi o ka ʻaoʻao o ka uaki.
