Putaran mengelilingi paksi atau titik pelbagai objek ialah salah satu jenis pergerakan penting dalam teknologi dan alam semula jadi, yang dipelajari dalam kursus fizik. Dinamik putaran, berbeza dengan dinamik gerakan linear, beroperasi dengan konsep momen satu atau kuantiti fizik yang lain. Artikel ini dikhaskan untuk persoalan apakah momen kekuatan.
Konsep momen daya
Setiap penunggang basikal sekurang-kurangnya sekali dalam hidupnya memutarkan roda "kuda besi"nya dengan tangan. Jika tindakan yang diterangkan dilakukan dengan memegang tayar dengan tangan anda, maka lebih mudah untuk memutar roda daripada dengan memegang jejari lebih dekat dengan paksi putaran. Tindakan mudah ini digambarkan dalam fizik sebagai momen daya atau tork.
Apakah itu momen daya? Anda boleh menjawab soalan ini jika anda membayangkan sistem yang boleh berputar di sekeliling paksi O. Jika pada satu ketika P vektor daya F¯ digunakan pada sistem, maka momen daya bertindak F¯ akan sama dengan:
M¯=[OP¯F¯].
Iaitu, momen M¯ ialah kuantiti vektor yang sama dengan hasil darab daya vektor F¯ dan vektor jejari OP¯.
Formula bertulis membolehkan kita mencatat fakta penting: jika daya luaran F¯ dikenakan pada mana-mana sudut pada mana-mana titik paksi putaran, maka ia tidak mencipta momen.
Nilai mutlak momen daya
Dalam perenggan sebelumnya, kami mempertimbangkan takrifan momen daya pada paksi. Sekarang mari kita lihat gambar di bawah.
Berikut ialah sebatang rod dengan panjang L. Di satu pihak, ia dipasang melalui sambungan berengsel pada dinding menegak. Hujung batang yang satu lagi adalah percuma. Daya F¯ bertindak pada tujuan ini. Sudut antara rod dan vektor daya juga diketahui. Ia sama dengan φ.
Tork ditentukan melalui produk vektor. Modulus produk sedemikian adalah sama dengan hasil darab nilai mutlak vektor dan sinus sudut di antara mereka. Menggunakan formula trigonometri, kami sampai pada kesamaan berikut:
M=LFsin(φ).
Merujuk sekali lagi kepada rajah di atas, kita boleh menulis semula kesamaan ini dalam bentuk berikut:
M=dF, dengan d=Lsin(φ).
Nilai d, yang sama dengan jarak dari vektor daya ke paksi putaran, dipanggil tuas daya. Semakin besar nilai d, semakin besar momen yang akan dicipta oleh daya F.
Arah momen daya dan tandanya
Mengkaji soalan tentang apa itumomen daya tidak boleh lengkap melainkan sifat vektornya dipertimbangkan. Mengimbas kembali sifat hasil silang, kita boleh mengatakan dengan yakin bahawa momen daya akan berserenjang dengan satah yang dibina di atas vektor pengganda.
Arah khusus M¯ ditentukan secara unik dengan menggunakan apa yang dipanggil peraturan gimlet. Bunyinya mudah: dengan memutar gimlet ke arah gerakan bulat sistem, arah momen daya ditentukan oleh pergerakan translasi gimlet.
Jika anda melihat sistem berputar di sepanjang paksinya, maka vektor momen daya yang dikenakan pada titik boleh diarahkan ke arah pembaca dan menjauhinya. Dalam hal ini, dalam pengiraan kuantitatif, konsep momen positif atau negatif digunakan. Dalam fizik, adalah lazim untuk menganggap positif momen daya yang membawa kepada putaran sistem mengikut lawan jam.
Apakah maksud M¯?
Bermaksud makna fizikal. Sesungguhnya, dalam mekanik gerakan linear, diketahui bahawa daya adalah ukuran keupayaan untuk memberikan pecutan linear kepada jasad. Dengan analogi, momen daya titik adalah ukuran keupayaan untuk menyampaikan pecutan sudut sistem. Momen daya ialah punca pecutan sudut dan berkadar terus dengannya.
Kemungkinan berbeza untuk membuat putaran atau pusingan mudah difahami jika anda ingat bahawa pintu terbuka lebih mudah jika ia ditolak dari engsel pintu, iaitu di kawasan pemegang. Contoh lain: mana-mana objek yang lebih atau kurang berat lebih mudah dipegang jika anda menekan tangan anda ke badan daripada memegangnya pada paras lengan. Akhir sekali, menanggalkan nat adalah lebih mudah jika anda menggunakan sepana panjang. Dalam contoh di atas, momen daya diubah dengan mengurangkan atau meningkatkan tuas daya.
Di sini adalah wajar untuk memberikan analogi yang bersifat falsafah, dengan mengambil contoh buku oleh Eckhart Tolle "The Power of the Now". Buku ini tergolong dalam genre psikologi dan mengajar anda untuk hidup tanpa tekanan pada saat hidup anda. Hanya detik semasa mempunyai makna, hanya semasa itu semua tindakan dilakukan. Memandangkan idea bernama buku "The Force of the Moment Now" boleh dikatakan bahawa tork dalam fizik mempercepatkan atau memperlahankan putaran pada masa semasa. Oleh itu, persamaan momen utama mempunyai bentuk berikut:
dL=Mdt.
Di mana dL ialah perubahan momentum sudut pada selang masa yang sangat kecil dt.
Kepentingan konsep momen daya untuk statik
Ramai orang biasa dengan tugas yang melibatkan pelbagai jenis. Dalam hampir semua masalah statik ini, ia diperlukan untuk mencari syarat untuk keseimbangan sistem. Cara paling mudah untuk mencari syarat ini ialah menggunakan konsep momen daya.
Jika sistem tidak bergerak dan berada dalam keseimbangan, maka jumlah semua momen daya pada paksi, titik atau sokongan yang dipilih mestilah sama dengan sifar, iaitu:
∑i=1Mi¯=0.
Di mana n ialah bilangan daya bertindak.
Ingat bahawa nilai mutlak momen Mi mesti digantikan ke dalam persamaan di atas denganmempertimbangkan tanda mereka. Daya tindak balas sokongan, yang dianggap sebagai paksi putaran, tidak menghasilkan tork. Di bawah ialah video yang menerangkan topik perenggan artikel ini.
Detik daya dan kerjanya
Ramai pembaca menyedari bahawa momen daya dikira dalam newton per meter. Ini bermakna ia mempunyai dimensi yang sama dengan kerja atau tenaga dalam fizik. Walau bagaimanapun, konsep momen daya ialah kuantiti vektor, bukan skalar, jadi momen M¯ tidak boleh dianggap sebagai kerja. Walau bagaimanapun, dia boleh melakukan kerja itu, yang dikira dengan formula berikut:
A=Mθ.
Di mana θ ialah sudut pusat dalam radian yang sistem telah berputar dalam masa t yang diketahui.
