תוֹכֶן
כל הפיזיקה עוסקת בתיאור איך חפצים נעים וכיצד כמויות מסוימות שיש ברשותם (למשל, אנרגיה, מומנטום) מוחלפים זה עם זה ובסביבה. אולי הכמות הבסיסית ביותר לתנועה היא כוח, שמתואר על ידי חוקי ניוטון.
כשאתה רואה בעצמך כוחות, אתה כנראה מדמיין לעצמים שנדחפים או נמשכים בקו ישר. למעשה, במקום בו נחשפת לראשונה למושג הכוח בקורס מדעי הפיזיקה, זהו סוג התרחיש שיציג בפניך כיוון שהוא הפשוט ביותר.
אולם החוקים הפיזיים המסדירים תנועה סיבובית כוללים מערך שונה של משתנים ומשוואות, גם אם העקרונות הבסיסיים זהים. אחד הכמויות המיוחדות הללו הוא מומנט, הפועל לעתים קרובות לסיבוב פירים במכונות.
מה זה כוח?
כוח, במילים פשוטות, הוא דחיפה או משיכה. אם לא יבוטל ההשפעה נטו של כל הכוחות הפועלים על עצם, אז הכוח הנקי יביא לאובייקט להאיץ, או לשנות את מהירותו.
בניגוד, אולי, לאינטואיציה האישית שלך כמו גם לרעיונות של היוונים הקדמונים, כוח לא נדרש להזיז חפץ במהירות קבועה, שכן תאוצה מוגדרת כשיעור שינוי המהירות.
אם א = 0, שינוי ב v = 0 ולא נדרש כוח בכדי שהאובייקט ימשיך לנוע, בתנאי שלא יפעלו עליו כוחות אחרים (כולל גרירת אוויר או חיכוך).
במערכת סגורה, אם סכום כל הכוחות הנוכחים הוא אפס ו סכום כל המומנטים הנוכחיים הוא גם אפס, המערכת נחשבת פנימה שיווי משקלמשום ששום דבר לא מכריח אותו לשנות את תנועתו.
מומנט מוסבר
המקבילה הסיבובית לכוח בפיזיקה היא מומנט, המיוצג על ידי ט.
מומנט הוא מרכיב קריטי כמעט בכל סוג של יישום הנדסי שניתן להעלות על הדעת; כל מכונה הכוללת פיר מסתובב כוללת רכיב מומנט, המהווה כמעט את כל עולם התחבורה, יחד עם ציוד חקלאי והרבה יותר מזה בעולם התעשייתי.
הנוסחה הכללית למומנט ניתנת על ידי
T = F × r × sin θאיפה ו הוא הכוח המופעל על זרוע מנוף באורך r בזווית θ . מכיוון שחטא 0 ° = 0 וחטא 90 ° = 1, ניתן לראות כי מומנט מוגדל כאשר הכוח מופעל בניצב על המנוף. כשאתה חושב על חוויה כלשהי עם ברגים ארוכים שהיו לך, זה כנראה הגיוני אינטואיטיבי.
נוסחת מומנט פיר
כדי לחשב מומנט פיר - לדוגמה, אם אתם מחפשים נוסחת מומנט גל זיזים - ראשית עליכם לציין את סוג הפיר עליו אתם מדברים.
הסיבה לכך היא שפירים, למשל, מושללים ומכילים את כל המסה שלהם בטבעת גלילית מתנהגים בצורה שונה מאשר פירים מוצקים באותו הקוטר.
לפיתול בשני המוטים החלולים או המוצקים, כמות הנקראת לחץ גזוז, מיוצג על ידי τ (האות היוונית טאו) נכנס לתמונה. וגם ה רגע אינרציה קוטבי של אזור, גכמות כמות דומה למסה בבעיות סיבוב, נכנסת לתערובת והיא ספציפית לתצורת פיר.
הנוסחה הכללית למומנט על פיר היא:
T = τ × frac {J} {r}איפה r הוא האורך והכיוון של זרוע המנוף. עבור פיר מוצק, ג יש את הערך של (π / 2)r4.
עבור פיר חלול, ג במקום זאת (π / 2) (ro4 – rאני4), איפה ro ו ro הם הרדיוסים החיצוניים והפנימיים של הפיר (החלק המוצק החיצוני לגליל הריק).