Ροπή, ή ροπή μιας δύναμης, είναι η τάση που α δύναμη πρέπει να περιστρέφει ένα σώμα στο οποίο εφαρμόζεται. Η ροπή είναι α διάνυσμακάθετος στο επίπεδο που σχηματίζεται από τα διανύσματα δύναμη και ακτίνασεπεριστροφή. Το διάνυσμα ροπής μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το εγκάρσιο γινόμενο δύναμης και απόστασης.
Κάθε φορά που ασκείται δύναμη σε κάποια απόσταση από τον άξονα περιστροφής ενός σώματος, το σώμα αυτό υπόκειται σε περιστροφή. Εάν αυτό το σώμα δεν περιστρέφεται ή περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα, λέμε ότι είναι μέσα ισορροπίαπεριστροφικός. Η περιστροφική ισορροπία δείχνει ότι το επακόλουθοΑπόροπές που ενεργούν σε ένα σώμα είναι μηδενικό και, επομένως, αυτό το σώμα περιστρέφεται με σταθερή ή μηδενική ταχύτητα. Με άλλα λόγια, όταν το ροπήεπακόλουθο για ένα σώμα είναι μηδενικό, αυτό το σώμα δενπαρουσιάζειεπιτάχυνσηγωνιώδης.
Ο ροπή μπορεί να γίνει κατανοητό ως το μέσοδυναμικός των περιστροφών. Με αυτόν τον τρόπο, είναι για τις περιστροφικές κινήσεις, όπως είναι η δύναμη για τις μεταφορικές κινήσεις. Αν θέλουμε να κάνουμε ένα σώμα να περιστρέφεται γύρω από κάποιο σημείο, πρέπει να το στρέψουμε.
μονάδα ροπής
Η μονάδα ροπής, σύμφωνα με το Διεθνές Σύστημα, και το Νεύτοφορέςμετρό (Ν.μ). Εξ ορισμού, όταν ένα σώμα περιστρέφεται στο έννοιαπρόγραμμα, η ροπή σας είναι αρνητικός; διαφορετικά, η ροπή που εφαρμόζεται σε αυτό έχει μονάδα μέτρησηςθετικός. Επιπλέον, η κατεύθυνση και η κατεύθυνση του διανύσματος ροπής μπορούν εύκολα να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας το κανόνας του δεξιού χεριού. Δείτε το παρακάτω διάγραμμα:
Η ροπή μπορεί να προσδιοριστεί κλείνοντας το χέρι προς τη δύναμη (F). Καθορίζεται από την κατεύθυνση του αντίχειρα.
Τύπος
Ο συντελεστής ροπής μπορεί να υπολογιστεί από το γινόμενο της δύναμης, της απόστασης και του ημιτόνου της γωνίας που σχηματίζεται μεταξύ αυτών των δύο μεγεθών:
τ – ροπή
r - Ακτίνα
φά - δύναμη
θ – γωνία μεταξύ r και F
Στον παραπάνω τύπο, θ είναι η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της ακτίνας περιστροφής (r) και της δύναμης (F). Στην περίπτωση που η δύναμη εφαρμόζεται με γωνία 90° ως προς την ακτίνα (r), το ημίτονο της γωνίας είναι ίσο με 1. Η ακτίνα (r) καθορίζεται από την απόσταση από το σημείο εφαρμογής έως τον άξονα περιστροφής του σώματος και είναι επίσης γνωστή ως μοχλοβραχίονας. Όσο μεγαλύτερος είναι ο μοχλός σε ένα σώμα, τόσο πιο εύκολο είναι να το περιστρέψετε.
Ροπή και Γωνιακή Ροπή
Η ροπή είναι η μέσοδυναμικός της περιστροφής. Όταν εφαρμόζουμε ροπή σε κάποιο σώμα, αυτό το σώμα μπορεί να κερδίσει ταχύτηταγωνιώδης, συνεχίζει να περιγράφει μια περιστροφική κίνηση. Λέμε ότι όταν ένα σώμα βρίσκεται σε περιστροφή, έχει χρόνοςγωνιώδης. Η γωνιακή ορμή είναι η αναλογικό περιστροφική του χρόνοςγραμμικός, επίσης γνωστός ως το ποσόσεκίνηση, Επομένως, μπορούμε να καταλάβουμε ότι η γωνιακή ορμή είναι το μέγεθος της περιστροφικής κίνησης ενός σώματος ή συστήματος.
Μη σταματάς τώρα… Υπάρχουν και άλλα μετά τη διαφήμιση ;)
Όταν η ροπή που προκύπτει σε ένα σώμα είναι μηδενικό, τα δικα σου χρόνοςγωνιώδης λείψανα συνεχής, διαφορετικά η γωνιακή ορμή θα άλλαζε.
Παρόμοια με τη δύναμη, η οποία μπορεί να γραφτεί ως η χρονική μεταβολή της ορμής, η ροπή μπορεί να γίνει κατανοητή ως η μεταβολή της γωνιακής ορμής σε σχέση με το χρόνο.
Η γωνιακή ορμή, με τη σειρά της, μπορεί να υπολογιστεί από το εγκάρσιο γινόμενο της θέσης του σώματος και της ορμής του. Ο συντελεστής γωνιακής ορμής ενός περιστρεφόμενου σώματος προσδιορίζεται από:
μεγάλο – γωνιακή ορμή (kg.m²/s)
r – ακτίνα διαδρομής (m)
Q – ποσότητα κίνησης (kg.m/s)
θ – γωνία μεταξύ r και Q
Παραδείγματα ροπής
Όταν ανοίγουμε μια πόρτα, ασκούμε δύναμη σε ένα σημείο μακριά από τον άξονα περιστροφής της, έτσι, εκτυπώνουμε μεγαλύτερη ροπή σε αυτήν.
Όταν κάνετε πετάλι σε ένα ποδήλατο με γρανάζια, είναι δυνατόν να παρατηρήσετε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος της στεφάνης του, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροπή που παράγεται από κάθε διαδρομή του πεντάλ.
Όταν χρησιμοποιείτε ένα κατσαβίδι, μπορείτε να δείτε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του καλωδίου σας, τόσο πιο εύκολο θα είναι να σφίξετε ή να αφαιρέσετε τις βίδες.
Ασκήσεις λυμένες με ροπή
1) Μια δύναμη 50 N ασκείται υπό γωνία 45° σε μοχλοβραχίονα 0,25 m, προκαλώντας την αριστερόστροφη περιστροφή του στρόφαλου.
Δεδομένα: αμαρτία 45º = √2/2
α) Προσδιορίστε την κατεύθυνση και την κατεύθυνση της ροπής που ασκείται στον στρόφαλο.
β) Υπολογίστε τη ροπή που εκτελείται στον στρόφαλο.
Ανάλυση
α) Σύμφωνα με τον κανόνα του δεξιού χεριού, η ροπή είναι κάθετη προς το επίπεδο της λαβής και η φορά της δείχνει προς το επίπεδο της πόρτας.
β) Χρησιμοποιώντας τον τύπο ροπής και τα δεδομένα άσκησης, ας κάνουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:
2) Σε απόσταση 25 cm από τον άξονα περιστροφής ενός σώματος εφαρμόζεται ροπή 100 N.m. Να προσδιορίσετε το μέγεθος της δύναμης της κάθετης στο επίπεδο περιστροφής αυτού του σώματος και να υπολογίσετε τη διακύμανση της γωνιακής ορμής που υφίσταται αυτό το σώμα σε χρονικό διάστημα 3 s.
Ανάλυση
Για να υπολογίσουμε την ένταση της κάθετης δύναμης στον άξονα περιστροφής, θα χρησιμοποιήσουμε τον ορισμό της ροπής και τα δεδομένα άσκησης:
Για να προσδιορίσουμε τη διακύμανση της γωνιακής ορμής που υφίσταται αυτό το σώμα, ας κάνουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:
Από εμένα Rafael Helerbrock
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε ένα σχολικό ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
ΧΕΛΕΡΜΠΡΟΚ, Ραφαέλ. "Ροπή"; Σχολή Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/torque-uma-forca.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουλίου 2021.
