トルク力の、トルクやモーメントがターンを引き起こす力の能力です。語源的には、ラテン語のトルクル(ねじれ)から、英語のトルクの派生語としてトルクの名前を受け取ります。
(所与の点に対する)トルクは、力が加えられた点の位置ベクトルと加えられた力の位置ベクトルとのベクトル積(示されている順序)を作ることから生じる物理的な大きさです。この瞬間は3つの主要な要素に依存します。
これらの要素の最初の要素は、加えられた力の大きさ、2番目の要素は、それが加えられた点と、ボディが回転する点(レバーアームとも呼ばれます)の間の距離、3番目の要素は角度です力の適用の。
力が大きければ大きいほど、スピンは大きくなります。同じことがレバーアームでも発生します。力が加えられるポイントと、それが回転を生成するポイントとの間の距離が大きいほど、これは大きくなります。
もちろん、トルクは建設や産業、さらにはレンチを使用してナットを締めるときなど、家庭用の無数の用途で特に重要です。
フォーミュラ
点Oの周りの力のトルクの数式は、次のように与えられます。M = rx F
この式で、rは力の作用点Oの点と点Pを結ぶベクトルであり、Fは作用力のベクトルです。
モーメントの測定単位はN∙mです。これは、寸法はジュール(J)と同等ですが、意味が異なり、混乱しないようにしてください。
したがって、トルクの係数は次の式で与えられる値を取ります。
M = r∙F∙sinα
この式で、αは力ベクトルとレバーアームベクトル間の角度です。ボディが反時計回りに回転する場合、トルクは正であると見なされます。逆に時計回りに回転するとマイナスになります。
単位
すでに前述したように、トルクの測定単位は、力の単位と距離の単位の積から得られます。具体的には、国際単位系では、記号がN•mであるニュートンメーターを使用します。
次元レベルでは、ニュートンメーターはジュールと同等に見えるかもしれません。ただし、7月を使って瞬間を表現することはできません。ジュールは、概念的な観点から見ると、ねじりモーメントとは非常に異なる作品やエネルギーを測定するための単位です。
同様に、ねじりモーメントはベクトルの性質を持っています。これはスカラーの仕事とエネルギーの両方です。
特徴
以上のことから、点に対する力のトルクは、点を通過する軸の周りの前記本体の回転を修正する力または力のセットの容量を表すことになる。
したがって、ねじりモーメントは、体に角加速度を生成し、これは、受けたメカニズムに存在するベクトル文字(モジュール、方向、感覚から定義される)の大きさです。ねじれや曲げに。
力ベクトルとベクトルrが同じ方向である場合、トルクはゼロになります。その場合、sinαの値はゼロになるためです。
合成トルク
一連の力が作用する特定の物体が与えられた場合、加えられた力が同じ平面で作用する場合、これらすべての力の印加から生じるトルク。各力から生じるねじりモーメントの合計です。したがって、次のことが当てはまります。
M T = ∑ M = M 1 + M 2 + M 3 +…
もちろん、上で説明したように、ねじりモーメントの符号基準を考慮する必要があります。
用途
トルクは、レンチでナットを締めたり、蛇口やドアを開閉するなどの日常的な用途に存在します。
ただし、そのアプリケーションはさらに進んでいます。トルクは、機械の軸、またはビームが受ける努力の結果にも見られます。そのため、産業や力学におけるその用途は多種多様です。
解決された演習
以下は、上記の理解を容易にするためのいくつかの演習です。
演習1
次の図で、点Oと点AおよびBの間の距離がそれぞれ10 cmおよび20 cmであるとします。
a)20 Nの力がA点に加えられた場合のO点に対するトルクの係数の値を計算します。
b)前のセクションで取得したものと同じトルクを実現するために、Bに加えられる力の値を計算します。
解決
まず、データを国際システムのユニットに転送すると便利です。
r A = 0.1 m
r B = 0.2 m
a)トルクの係数を計算するには、次の式を使用します。
M = r∙F∙sinα= 0.1∙20∙1 = 2 N∙m
b)要求された力を決定するには、同様の方法で続行します。
M = r∙F∙sinα= 0.2∙F∙1 = 2 N∙m
Fを解くと、次のようになります。
F = 10 N
演習2
女性は、長さ30 cmのレンチの先端に20 Nの力を加えます。レンチハンドルの力の角度が30°の場合、ナットのトルクはどのくらいですか?
解決
次の式が適用され、機能します。
M = r∙F∙sinα= 0.3∙20∙0.5 = 3 N∙m
参考文献
- 力の瞬間。(nd)。ウィキペディアで。2018年5月14日、es.wikipedia.orgから取得。
- トルク (nd)。ウィキペディアで。2018年5月14日、en.wikipedia.orgから取得。
- Serway、RAおよびJewett、Jr. JW(2003)。科学者とエンジニアのための物理学。第6版ブルックスコール。
- マリオン、ジェリーB.(1996)。粒子とシステムの古典的なダイナミクス。バルセロナ:Ed。私は逆転しました。
- クレプナー、ダニエル; Kolenkow、ロバート(1973)。力学の紹介。マグローヒル。