NộI Dung
Hãy tưởng tượng điều này: Bạn cần tháo một bu lông từ một tấm ván gỗ. Bạn tìm cờ lê có kích thước chính xác và cố định nó vào bu lông. Để bắt đầu nới lỏng cờ lê, bạn cần giữ tay cầm và kéo hoặc đẩy theo hướng vuông góc với tay cầm của cờ lê. Đẩy dọc theo hướng của cờ lê sẽ không áp dụng mô-men xoắn cho bu-lông và nó sẽ không nới lỏng.
Mô-men xoắn là ảnh hưởng được tính toán từ các lực tác động chuyển động quay hoặc gây ra xoay quanh một trục.
Vật lý mô-men xoắn chung
Công thức xác định mô-men xoắn, τ Là τ = r × ĐỤ, Ở đâu r là cánh tay đòn và ĐỤ là lực lượng. Nhớ lại, r, τvà ĐỤ là tất cả các đại lượng vectơ, do đó phép toán không phải là phép nhân vô hướng, mà là một sản phẩm chéo của vectơ. Nếu góc, θ, giữa cánh tay đòn và lực được biết đến, khi đó độ lớn của mô-men xoắn có thể được tính là = r F sin ().
Đơn vị mô-men xoắn tiêu chuẩn hoặc SI là Newton mét, hoặc Nm.
Mô-men xoắn ròng có nghĩa là tính toán mô-men xoắn kết quả từ viết sai rồi lực lượng đóng góp khác nhau. Do vậy:
Sigma ^ n_i vec { tau} = Sigma ^ n_i r_i F_i sin ( theta)Cũng giống như trong động học, nếu tổng của các điểm xuyến là 0, thì vật ở trạng thái cân bằng quay, nghĩa là nó không tăng tốc cũng không giảm tốc.
Từ vựng cho Vật lý mô-men xoắn
Phương trình mô-men xoắn bị kẹt với thông tin quan trọng về cách tạo mô-men xoắn và cách tính mô-men xoắn ròng. Hiểu các thuật ngữ trong phương trình sẽ giúp bạn hoàn thành một phép tính mômen ròng chung.
Đầu tiên, trục quay là điểm mà vòng quay sẽ xảy ra. Đối với ví dụ mô-men xoắn, trục quay được xuyên qua tâm của bu-lông, vì cờ lê sẽ xoay quanh bu-lông. Đối với máy cưa, trục quay là giữa băng ghế, nơi đặt điểm tựa và trẻ em ở hai đầu của máy cưa đang áp dụng mô-men xoắn.
Tiếp theo, khoảng cách giữa trục quay và lực tác dụng được gọi là cánh tay đòn. Việc xác định cánh tay đòn có thể khó khăn vì nó là một đại lượng vectơ, do đó có khả năng có nhiều cánh tay đòn có thể, nhưng chỉ có một cánh tay đúng.
Cuối cùng, dòng hành động là một dòng tưởng tượng có thể được mở rộng từ lực được áp dụng để xác định cánh tay đòn.
Ví dụ tính toán mô-men xoắn
Cách tốt nhất để bắt đầu hầu hết các vấn đề vật lý là vẽ một bức tranh về tình huống này. Đôi khi bức tranh đó được mô tả như một sơ đồ cơ thể tự do (FBD), trong đó đối tượng mà các lực đang tác động được vẽ và các lực được vẽ dưới dạng mũi tên với hướng và cường độ được dán nhãn. Thông tin quan trọng khác để thêm vào FBD của bạn là trục tọa độ và trục xoay.
Để giải quyết cho mô-men xoắn ròng, một sơ đồ cơ thể tự do chính xác là rất quan trọng.
Bước 1: Vẽ FBD và bao gồm các trục tọa độ. Dán nhãn cho trục quay.
Bước 2: Vẽ tất cả các lực tác dụng lên cơ thể, sử dụng thông tin được cung cấp để đặt chính xác các lực liên quan đến trục quay.
Bước 3: Để xác định cánh tay đòn (có khả năng được đưa ra trong bài toán), hãy mở rộng đường tác dụng từ lực, sao cho cánh tay đòn có thể được kéo qua trục quay và vuông góc với lực.
Bước 4: Thông tin từ sự cố có thể cung cấp thông tin về góc giữa tay đòn và lực, sao cho có thể tính được sự đóng góp cho mô-men xoắn: τTôi = rTôi ĐỤTôi tội lỗi (θTôi).
Bước 5: Cộng từng đóng góp từ mỗi lực N, để xác định mô-men xoắn ròng.