Mument tal-forza (torque)

Materjal tal-Mument tal-Forza (Torque)

Stil ta' Armi
Ikkunsidra oġġett li jdur, bħal bieb ta’ dar. Meta l-bieb jinfetaħ jew jingħalaq, dan idur. Iċ-ċappetta li tgħaqqad il-bieb mal-ħajt taġixxi bħala l-assi tar-rotazzjoni.
Immaġni tal-bieb tidher minn fuq. Ikkunsidra eżempju fejn bieb jiġi mbuttat b'żewġ forzi, fejn iż-żewġ forzi għandhom l-istess kobor u direzzjoni; id-direzzjoni tal-forza hija perpendikolari għall-bieb.
Inizjalment il-bieb jiġi mbuttat b'forza F₁ li tinsab f'distanza r₁ mill-assi tar-rotazzjoni. Wara dan il-bieb jiġi mbuttat b'forza F₂ li tinsab f'distanza r₂ mill-assi tar-rotazzjoni. Anke jekk il-kobor u d-direzzjoni tal-forza F1 huma l-istess bħal F₂, forza F₂ jikkawża li l-bieb idur aktar malajr mill-forza F₁Fi kliem ieħor, il-forza F₂ tikkawża aċċelerazzjoni angolari akbar mill-forza F₁Tista' tipprova dan.
Il-kobor tal-aċċelerazzjoni angolari ta' oġġett f'rotazzjoni mhux biss huwa influwenzat mill-forza iżda huwa influwenzat ukoll mid-distanza bejn il-punt ta' azzjoni tal-forza u l-assi tar-rotazzjoni (r). Jekk id-direzzjoni tal-forza hija perpendikolari għall-wiċċ tal-oġġett bħal fl-eżempju ta' hawn fuq, id-driegħ tal-forza (l) huwa ugwali għad-distanza bejn il-punt ta' azzjoni tal-forza u l-assi tar-rotazzjoni (r). X'jiġri jekk id-direzzjoni tal-forza mhijiex perpendikolari għall-wiċċ tal-oġġett?
Irrevedi żewġ eżempji oħra kif muri fl-immaġni ta' hawn fuq. Anke jekk il-kobor tal-forzi F2 u F3 huma l-istess, id-direzzjonijiet taż-żewġ forzi huma differenti u għalhekk id-dirgħajn tal-forza (l) huma differenti. Fuq immaġni ċ, id-direzzjoni tal-linja ta' azzjoni tal-forza tikkoinċidi mal-assi tar-rotazzjoni sabiex id-driegħ tal-forza jkun żero. Id-driegħ tal-forza jkun magħruf billi tinġibed linja mill-assi tar-rotazzjoni sal-linja ta' azzjoni tal-forza, fejn il-linja mill-assi tar-rotazzjoni trid tkun perpendikolari jew tifforma angolu ta' 90^o mal-linja ta' azzjoni tal-forza.
Maħbub immaġni b sabiex tkun tista' tifhem aħjar id-derivazzjoni tal-formula li ġejja tad-driegħ tal-forza.
Informazzjoni :
l = id-driegħ tal-forza, r = id-distanza tal-punt tal-azzjoni tal-forza mill-assi tar-rotazzjoni
L-ekwazzjoni 1 tintuża biex tikkalkula d-driegħ tal-forza.
Jekk F hija perpendikolari għal r allura l-angolu ffurmat huwa 90^o.
l = r sin 90^o = (r)(1)
l = r
Jekk F tikkoinċidi ma' r allura l-angolu ffurmat huwa 0^o.
l = r sin 0^o = (r)(0)
hu = 0

Mument tal-Forza jew Torque
Mument kbir ta' forza
Matematikament, il-kobor tal-mument tal-forza huwa r-riżultat tal-multiplikazzjoni tal-kobor tal-forza (F) bid-driegħ tal-forza (l).
L-ekwazzjoni 2 tintuża biex tikkalkula l-kobor tal-mument tal-forza.
L-unità internazzjonali tat-torque hija l-miter Newton, imqassar bħala N.m. L-unità internazzjonali tat-torque hija l-istess bħal dik tax-xogħol u l-enerġija, iżda t-torque mhuwiex enerġija, għalhekk l-unità tiegħu m'għandhiex għalfejn tiġi sostitwita bl-unità Joule. Il-fiżiċi spiss jużaw it-terminu Torque, filwaqt li l-inġiniera spiss jużaw it-terminu moment of force.

Direzzjoni tal-mument tal-forza
Il-mument tal-forza huwa kwantità vettorjali, għalhekk, minbarra l-kobor tiegħu, għandu wkoll direzzjoni. Id-direzzjoni tal-mument tal-forza hija ddeterminata faċilment bl-użu tar-regola tal-id il-leminija. Dawwar l-erba’ swaba’ ta’ idek il-leminija, waqt li żżomm is-saba’ l-kbir il-leminija dritta. Id-direzzjoni tar-rotazzjoni tal-erba’ swaba’ hija d-direzzjoni tar-rotazzjoni, filwaqt li d-direzzjoni ppuntata mis-saba’ l-kbir hija d-direzzjoni tal-mument tal-forza.
Jekk id-direzzjoni tal-mument tal-forza hija 'l fuq (tul l-assi y pożittiva) jew lejn il-lemin (tul l-assi x pożittiva), allura l-mument tal-forza jew it-torque huwa pożittiv. Bil-maqlub, jekk id-direzzjoni tal-mument tal-forza hija 'l isfel (tul l-assi y) jew lejn ix-xellug (tul l-assi x), allura l-mument tal-forza huwa negattiv.
Fi kliem ieħor, jekk ir-rotazzjoni tal-oġġett hija lejn l-arloġġ, il-mument tal-forza huwa negattiv. Bil-maqlub, jekk ir-rotazzjoni tal-oġġett hija kontra l-arloġġ, il-mument tal-forza huwa pożittiv.

Eżempju ta' problemi

1. Ħames forzi jaġixxu fuq kwadru b'ġnub ta' 10 ċm kif muri fil-figura li ġejja. Il-mument riżultanti tal-forzi mal-assi fil-punt ta' intersezzjoni tad-djagonali tal-kwadru huwa...

Diskussjoni

Huwa magħruf:

Tul tad-djagonali = 5√2 ċm = (5)(1,4) ċm = 7 ċm = 0,07 m

Sin 45 ^o = 0,5√2 = (0,5)(1,4) = 0,7

Mistoqsi: Torque riżultanti

Tweġiba:

Torque 1:

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

It-torque 1 iġiegħel lill-kwadru jdur kontra l-arloġġ, għalhekk skont il-konvenzjoni jingħata sinjal pożittiv.

Torque 2:

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

It-torque 2 iġiegħel lill-kwadru jdur kontra l-arloġġ, għalhekk skont il-konvenzjoni jingħata sinjal pożittiv.

Torque 3:

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

It-torque 3 iġiegħel lill-kwadru jdur kontra l-arloġġ, għalhekk skont il-konvenzjoni jingħata sinjal pożittiv.

Torque 4:

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

It-torque 4 iġiegħel lill-kwadru jdur kontra l-arloġġ, għalhekk skont il-konvenzjoni jingħata sinjal pożittiv.

Torque 5:

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

It-torque 5 iġiegħel lill-kwadru jdur lejn l-arloġġ, għalhekk skont il-konvenzjoni jingħata sinjal negattiv.

Torque riżultanti:

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