Couple, ou moment d'une force, est la tendance qu'un force il doit faire tourner un corps sur lequel il est appliqué. Le couple est un vecteurperpendiculaire au plan formé par les vecteurs force et Rayondansrotation. Le vecteur de couple peut être calculé en utilisant le produit croisé de la force et de la distance.
Chaque fois qu'une force est appliquée à une certaine distance de l'axe de rotation d'un corps, ce corps est soumis à une rotation. Si ce corps ne tourne pas ou tourne avec vitesse angulaire constante, on dit qu'il est dans équilibrerotationnel. L'équilibre de rotation indique que le résultantDecouples qui agit sur un corps est nul et, par conséquent, ce corps tourne à vitesse constante ou nulle. En d'autres termes, lorsque le couplerésultant à propos d'un corps est nul, ce corps ne pasça présenteaccélérationangulaire.
O couple peut être compris comme le agentdynamique de rotations. Ainsi, il est aux mouvements de rotation, ce que la force est aux mouvements de translation. Si nous voulons faire tourner un corps autour d'un certain point, nous devons le serrer.
unité de couple
L'unité de couple, selon le Système international, et le Newtonfoismétro (N.m). Par définition, lorsqu'un corps est tourné dans le senscalendrier, votre couple est négatif; sinon, le couple qui lui est appliqué a modulepositif. De plus, la direction et la direction du vecteur de couple peuvent être facilement déterminées à l'aide du règle de la main droite. Consultez le schéma suivant :
Le couple peut être déterminé en fermant la main vers la force (F). Elle est déterminée par la direction du pouce.
Formule
Le module de couple peut être calculé par le produit de la force, de la distance et du sinus de l'angle formé entre ces deux quantités :
τ – couple
r - Rayon
F - force
θ – angle entre r et F
Dans la formule ci-dessus, θ est l'angle formé entre le rayon de rotation (r) et la force (F). Dans le cas où la force est appliquée avec un angle de 90° par rapport au rayon (r), le sinus de l'angle est égal à 1. Le rayon (r) est déterminé par la distance entre le point d'application et l'axe de rotation du corps et est également appelé bras de levier. Plus le bras de levier sur un corps est long, plus il est facile de le faire pivoter.
Couple et moment angulaire
Le couple est le agentdynamique de rotation. Lorsque nous appliquons un couple sur un corps, ce corps peut gagner rapiditéangulaire, en décrivant un mouvement de rotation. On dit que lorsqu'un corps est en rotation, il a tempsangulaire. Le moment cinétique est le analogue rotation de tempslinéaire, aussi connu sous le nom la quantitédansmouvement, par conséquent, nous pouvons comprendre que le moment angulaire est la quantité de mouvement de rotation d'un corps ou d'un système.
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Lorsque le couple résultant sur un corps est nul, ton tempsangulaire restes constant, sinon le moment angulaire changerait.
Semblable à la force, qui peut être écrite comme la variation temporelle du moment, le couple peut être compris comme la variation du moment angulaire par rapport au temps.
Le moment angulaire, à son tour, peut être calculé par le produit croisé de la position du corps et de son moment. Le module de moment cinétique d'un corps en rotation est déterminé par :
L – moment cinétique (kg.m²/s)
r – rayon du trajet (m)
Q – quantité de mouvement (kg.m/s)
θ – angle entre r et Q
Exemples de couple
Lorsque nous ouvrons une porte, nous appliquons une force à un point éloigné de son axe de rotation, ainsi, nous imprimons un couple plus important sur celle-ci.
En pédalant sur un vélo à engrenages, il est possible de remarquer que plus le diamètre de sa couronne est grand, plus le couple produit par chaque coup de pédale est important.
Lorsque vous utilisez un tournevis, vous pouvez constater que plus le diamètre de votre câble est grand, plus il sera facile de serrer ou de retirer les vis.
Exercices avec résolution de couple
1) Une force de 50 N est appliquée à un angle de 45° sur un bras de levier de 0,25 m, provoquant la rotation d'une manivelle dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Données: sin 45º = 2/2
a) Déterminer la direction et la direction du couple exercé sur la manivelle.
b) Calculer le couple exercé sur la manivelle.
Résolution
a) Selon la règle de la main droite, le couple est dans la direction perpendiculaire au plan de la poignée, et sa direction pointe vers le plan de la porte.
b) À l'aide de la formule de couple et des données d'exercice, effectuons le calcul suivant :
2) Un couple de 100 N.m est appliqué à une distance de 25 cm de l'axe de rotation d'un corps. Déterminer l'amplitude de la force perpendiculaire au plan de rotation de ce corps et calculer la variation de moment cinétique subie par ce corps dans un intervalle de temps de 3 s.
Résolution
Pour calculer l'intensité de la force perpendiculaire à l'axe de rotation, nous utiliserons la définition du couple et les données d'exercice :
Pour déterminer la variation de moment cinétique subie par ce corps, faisons le calcul suivant :
Par moi Rafael Helerbrock
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
HELERBROCK, Rafael. "Couple"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/torque-uma-forca.htm. Consulté le 27 juillet 2021.
