Sandali ng puwersa (metalikang kuwintas)

Materyal na Moment of Force (Torque)

Mga Armas ng Estilo
Isaalang-alang ang isang umiikot na bagay, tulad ng isang pinto. Kapag ang pinto ay binuksan o isinara, ito ay umiikot. Ang bisagra na nagdudugtong sa pinto sa dingding ay nagsisilbing aksis ng pag-ikot.
Larawan ng pintong nakikita mula sa itaas. Isaalang-alang ang isang halimbawa kung saan ang isang pinto ay itinutulak gamit ang dalawang puwersa, kung saan ang parehong puwersa ay may parehong magnitude at direksyon; ang direksyon ng puwersa ay patayo sa pinto.
Sa simula, ang pinto ay itinulak gamit ang puwersang F₁ na nasa layong r₁ mula sa aksis ng pag-ikot. Pagkatapos nito, ang pinto ay itinutulak gamit ang puwersang F₂ na nasa layong r₂ mula sa aksis ng pag-ikot. Kahit na ang magnitude at direksyon ng puwersang F1 ay pareho ng F₂, puwersa F₂ nagiging sanhi ng pag-ikot ng pinto nang mas mabilis kaysa sa puwersang F₁Sa madaling salita, ang puwersang F₂ nagiging sanhi ng mas malaking angular acceleration kaysa sa puwersang F₁Mapapatunayan mo ito.
Ang magnitude ng angular acceleration ng isang bagay na umiikot ay hindi lamang naiimpluwensyahan ng puwersa kundi naiimpluwensyahan din ng distansya sa pagitan ng punto ng aksyon ng puwersa at ng axis ng pag-ikot (r). Kung ang direksyon ng puwersa ay patayo sa ibabaw ng bagay tulad ng sa halimbawa sa itaas, ang braso ng puwersa (l) ay katumbas ng distansya sa pagitan ng punto ng aksyon ng puwersa at ng axis ng pag-ikot (r). Paano kung ang direksyon ng puwersa ay hindi patayo sa ibabaw ng bagay?
Suriin ang dalawa pang halimbawa gaya ng ipinapakita sa larawan sa itaas. Kahit na pareho ang magnitude ng mga puwersang F2 at F3, magkaiba ang direksyon ng dalawang puwersa kaya magkaiba ang mga braso ng puwersa (l). Sa imahe c, ang direksyon ng linya ng aksyon ng puwersa ay tumutugma sa aksis ng pag-ikot upang ang braso ng puwersa ay maging sero. Ang braso ng puwersa ay malalaman sa pamamagitan ng pagguhit ng linya mula sa aksis ng pag-ikot patungo sa linya ng aksyon ng puwersa, kung saan ang linya mula sa aksis ng pag-ikot ay dapat na patayo o bumuo ng anggulo na 90^o kasama ang linya ng aksyon ng puwersa.
Minamahal imahe b upang mas maunawaan mo ang hango sa sumusunod na pormula ng braso ng puwersa.
remarks:
l = braso ng puwersa, r = distansya ng punto ng aksyon ng puwersa mula sa aksis ng pag-ikot
Ang Equation 1 ay ginagamit upang kalkulahin ang force arm.
Kung ang F ay patayo sa r, ang anggulong nabuo ay 90^o.
l = r sin 90^o = (r)(1)
l = r
Kung ang F ay kasabay ng r, ang anggulong nabuo ay 0^o.
l = r sin 0^o = (r)(0)
siya = 0

Sandali ng Puwersa o Torque
Malaking sandali ng puwersa
Sa matematika, ang magnitude ng moment of force ay resulta ng pagpaparami ng magnitude ng force (F) sa braso ng force (l).
Ang Equation 2 ay ginagamit upang kalkulahin ang magnitude ng moment of force.
Ang internasyonal na yunit ng metalikang kuwintas ay ang Newton meter, na pinaikli bilang N.m. Ang internasyonal na yunit ng metalikang kuwintas ay kapareho ng sa trabaho at enerhiya, ngunit ang metalikang kuwintas ay hindi enerhiya, kaya ang yunit nito ay hindi kailangang palitan ng yunit ng Joule. Madalas gamitin ng mga pisiko ang terminong Torque, habang ang mga inhinyero ay madalas gamitin ang terminong sandali ng puwersa.

Direksyon ng sandali ng puwersa
Ang sandali ng puwersa ay isang vector quantity, samakatuwid, bukod sa magnitude nito, mayroon din itong direksyon. Ang direksyon ng sandali ng puwersa ay madaling matukoy gamit ang right-hand rule. Iikot ang apat na daliri ng iyong kanang kamay, habang pinapanatiling nakataas ang iyong kanang hinlalaki. Ang direksyon ng pag-ikot ng apat na daliri ay ang direksyon ng pag-ikot, habang ang direksyon na itinuturo ng hinlalaki ay ang direksyon ng sandali ng puwersa.
Kung ang direksyon ng sandali ng puwersa ay pataas (sa positibong y-axis) o pakanan (sa positibong x-axis), ang sandali ng puwersa o metalikang kuwintas ay positibo. Sa kabaligtaran, kung ang direksyon ng sandali ng puwersa ay pababa (sa y-axis) o pakaliwa (sa x-axis), ang sandali ng puwersa ay negatibo.
Sa madaling salita, kung ang pag-ikot ng bagay ay pakanan, ang sandali ng puwersa ay negatibo. Sa kabaligtaran, kung ang pag-ikot ng bagay ay pakaliwa, ang sandali ng puwersa ay positibo.

Halimbawa ng mga problema

1. Limang puwersa ang kumikilos sa isang parisukat na may gilid na 10 cm gaya ng ipinapakita sa sumusunod na pigura. Ang resultang sandali ng mga puwersa na may aksis sa punto ng interseksyon ng mga diagonal ng parisukat ay…

Pagtalakay

Ito ay kilala:

Haba ng dayagonal = 5√2 cm = (5)(1,4) cm = 7 cm = 0,07 m

Sin 45 ^o = 0,5√2 = (0,5)(1,4) = 0,7

Tinanong: Nagresultang metalikang kuwintas

Sagot:

Torque 1:

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

Ang metalikang kuwintas 1 ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng parisukat nang pakaliwa, kaya ayon sa kumbensyon ito ay binibigyan ng positibong tanda.

Torque 2:

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

Ang metalikang kuwintas 2 ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng parisukat nang pakaliwa, kaya ayon sa kumbensyon ito ay binibigyan ng positibong tanda.

Torque 3:

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

Ang metalikang kuwintas 3 ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng parisukat nang pakaliwa, kaya ayon sa kumbensyon ito ay binibigyan ng positibong tanda.

Torque 4:

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

Ang metalikang kuwintas 4 ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng parisukat nang pakaliwa, kaya ayon sa kumbensyon ito ay binibigyan ng positibong tanda.

Torque 5:

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

Ang metalikang kuwintas 5 ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng parisukat nang pakanan, kaya ayon sa kumbensyon ay binibigyan ito ng negatibong simbolo.

Nagresultang metalikang kuwintas:

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