Kroutící moment ve fyzice: definice a příklady

Kroutící moment (také známý jako moment nebo moment síly) je tendence k platnost způsobit nebo změnit rotační pohyb těla. Jedná se o kroucení nebo otáčení síly na objekt. Kroutící moment se vypočítá vynásobením síly a vzdálenosti. Je to vektor množství, což znamená, že má směr i velikost. Buď úhlová rychlost pro moment setrvačnosti objektu se mění, nebo obojí.

Mezinárodní systém jednotek měření (Jednotky SI) pro točivý moment jsou newton metry nebo N * m. I když jsou newtonmetry stejné Joules, protože točivý moment není práce nebo energie, takže všechna měření by měla být vyjádřena v newtonmetrech. Kroutící moment je reprezentován řeckým písmenem tau: τ ve výpočtech. Když se tomu říká moment síly, je to reprezentováno M. V císařských jednotkách můžete vidět libra-síla-noha (lb⋅ft), která by mohla být zkrácena na libru-noha, s implikovanou „silou“.

Velikost točivého momentu závisí na tom, jak velká síla je aplikována, na délce pákového ramene, které se spojuje osa k bodu, kde působí síla, a úhel mezi silovým vektorem a pákou paže.

Vzdálenost je momentová ruka, často označovaná r. Je to vektor směřující od osy otáčení, na kterou působí síla. Aby se dosáhlo většího točivého momentu, musíte vyvinout sílu dále od otočného bodu nebo použít větší sílu. Jak řekl Archimedes, mohl by se pohybovat světem, kdyby měl místo, kde by stál s dostatečně dlouhou pákou. Pokud zatlačíte na dveře v blízkosti závěsů, musíte k jejich otevření použít větší sílu, než když na ně zatlačíte na kliky dveří o dvě stopy dále od závěsů.

Pokud je vektor síly θ = 0 ° nebo 180 °, síla nezpůsobí žádné otáčení na ose. Bylo by to buď odstrčení od osy otáčení, protože je ve stejném směru, nebo odstrčení směrem k ose otáčení. Hodnota točivého momentu pro tyto dva případy je nula.

Nejúčinnější vektory síly k vytvoření točivého momentu jsou θ = 90 ° nebo -90 °, které jsou kolmé na polohový vektor. Bude to dělat nejvíce pro zvýšení rotace.

Obtížnou součástí práce s točivým momentem je to, že je vypočteno používat vektorový produkt. Točivý moment je ve směru úhlové rychlosti, která by jím byla vytvořena, takže změna úhlové rychlosti je ve směru točivého momentu. Použijte pravou ruku a stočte prsty ruky ve směru otáčení způsobeném silou a palec bude ukazovat ve směru vektoru točivého momentu.

Ve skutečném světě často vidíte více než jednu sílu působící na objekt, který způsobuje točivý moment. Čistý točivý moment je součtem jednotlivých točivých momentů. V rotační rovnováze neexistuje žádný čistý točivý moment na objektu. Mohou existovat individuální točivé momenty, ale sčítají se až na nulu a vzájemně se ruší.

• Giancoli, Douglas C. "Fyzika: Principy s aplikacemi", 7. vydání. Boston: Pearson, 2016.
• Walker, Jearl, David Halliday a Robert Resnick. "Základy fyziky," 10. vydání. Londýn: John Wiley and Sons, 2014.