Krútiaci moment vo fyzike: definícia a príklady

Krútiaci moment (známy tiež ako moment alebo sila) je tendencia a sila spôsobiť alebo zmeniť rotačný pohyb tela. Je to krútiaca alebo otáčacia sila na predmet. Krútiaci moment sa vypočíta vynásobením sily a vzdialenosti. Je to vektor množstvo, čo znamená, že má smer aj veľkosť. Buď uhlová rýchlosť pre moment zotrvačnosti objektu sa mení alebo oboje.

Medzinárodný systém meracích jednotiek (SI jednotky) pre krútiaci moment sa používajú newtonmetre alebo N * m. Aj keď sú newtonmetre rovnaké joulov, pretože krútiaci moment nie je práca alebo energia, preto by sa všetky merania mali vyjadrovať v newtonmetroch. Krútiaci moment predstavuje grécky list tau: τ vo výpočtoch. Keď sa to nazýva okamih sily, predstavuje ho M. V imperiálnych jednotkách môžete vidieť libru-sily-stopy (lb⋅ft), ktoré by mohli byť skrátené ako libra-nohy, s implikovanou „silou“.

Veľkosť krútiaceho momentu závisí od toho, koľko sily pôsobí, od dĺžky ramena páky, ktoré sa spája os k bodu, kde pôsobí sila, a uhol medzi silovým vektorom a pákou rameno.

Vzdialenosť je okamih ramena, často označovaný r. Je to vektor smerujúci od osi otáčania, na ktorú pôsobí sila. Aby sa dosiahol väčší krútiaci moment, musíte vyvinúť silu ďalej od bodu otáčania alebo použiť väčšiu silu. Ako povedal Archimedes, miesto, kde by stála s dostatočne dlhou pákou, by mohol pohybovať svetom. Ak zatlačíte na dvere v blízkosti pántov, budete ich potrebovať na otvorenie väčšou silou, než keby ste na ňu zatlačili vo dverách dve nohy ďalej od pántov.

Ak je vektor sily θ = 0 ° alebo 180 °, sila nespôsobí žiadne otáčanie na osi. Buď by sa odstrčil od osi rotácie, pretože je v rovnakom smere, alebo by sa posunul smerom k osi rotácie. Hodnota krútiaceho momentu pre tieto dva prípady je nula.

Najúčinnejšie vektory sily na vytváranie krútiaceho momentu sú θ = 90 ° alebo -90 °, ktoré sú kolmé na polohový vektor. Urobí maximum pre zvýšenie rotácie.

Zložitá časť práce s krútiacim momentom je, že je počítané pomocou a vektorový produkt. Krútiaci moment je v smere uhlovej rýchlosti, ktorá by ním bola spôsobená, takže zmena uhlovej rýchlosti je v smere krútiaceho momentu. Používajte pravú ruku a skrútte prsty ruky v smere rotácie spôsobenej silou a palec bude ukazovať v smere vektora krútiaceho momentu.

V skutočnom svete často vidíte viac ako jednu silu pôsobiacu na objekt, ktorý spôsobuje krútiaci moment. Čistý krútiaci moment je súčtom jednotlivých krútiacich momentov. V rotačnej rovnováhe neexistuje žiadny čistý krútiaci moment na objekte. Môžu existovať individuálne krútiace momenty, ale sčítajú sa až na nulu a navzájom sa rušia.

• Giancoli, Douglas C. „Fyzika: Princípy s aplikáciami“, 7. vydanie. Boston: Pearson, 2016.
• Walker, Jearl, David Halliday a Robert Resnick. „Základy fyziky“, 10. vydanie. Londýn: John Wiley and Sons, 2014.