coppia, o momento di una forza, è la tendenza che a forza deve ruotare un corpo su cui è applicato. La coppia è a vettoreperpendicolare al piano formato dai vettori forza e Rayinrotazione. Il vettore della coppia può essere calcolato utilizzando il prodotto vettoriale di forza e distanza.
Ogni volta che viene applicata una forza a una certa distanza dall'asse di rotazione di un corpo, quel corpo è soggetto a rotazione. Se questo corpo non ruota o ruota con velocità angolare costante, diciamo che è dentro bilanciarotazionale. L'equilibrio rotazionale indica che il risultanteA partire dalcoppie che agire su un corpo è nullo e, quindi, questo corpo ruota con velocità costante o nulla. In altre parole, quando il coppiarisultante su un corpo è nullo, questo corpo nonsi presentaaccelerazioneangolare.
oh coppia può essere inteso come agentedinamico di rotazioni. In questo modo sta ai movimenti di rotazione, come la forza sta ai movimenti di traslazione. Se vogliamo far ruotare un corpo intorno a un punto, dobbiamo forzarlo.
unità di coppia
L'unità di coppia, secondo il Sistema Internazionale, e il Newtonvoltemetropolitana (Nm). Per definizione, quando un corpo viene ruotato nella sensoorario, la tua coppia è negativo; in caso contrario, la coppia applicata ad esso ha modulopositivo. Inoltre, la direzione e la direzione del vettore di coppia possono essere facilmente determinate utilizzando il regola della mano destra. Controlla il seguente diagramma:
La coppia può essere determinata chiudendo la mano verso la forza (F). È determinato dalla direzione del pollice.
Formula
Il modulo di coppia può essere calcolato dal prodotto della forza, della distanza e del seno dell'angolo che si forma tra queste due grandezze:
τ – coppia
R - Ray
F - forza
θ – angolo tra r e F
Nella formula sopra, θ è l'angolo formato tra il raggio di rotazione (r) e la forza (F). Nel caso in cui la forza sia applicata con un angolo di 90° rispetto al raggio (r), il seno dell'angolo è uguale a 1. Il raggio (r) è determinato dalla distanza dal punto di applicazione all'asse di rotazione del corpo ed è anche noto come braccio di leva. Più lungo è il braccio di leva su un corpo, più facile è ruotarlo.
Coppia e momento angolare
La coppia è la agentedinamico di rotazione. Quando applichiamo una coppia su un corpo, quel corpo può guadagnare velocitàangolare, continua a descrivere un movimento rotatorio. Diciamo che quando un corpo è in rotazione, ha tempoangolare. Il momento angolare è il analogico rotazione di tempolineare, conosciuto anche come l'importoinmovimento, quindi, possiamo capire che il momento angolare è la quantità di movimento rotatorio di un corpo o di un sistema.
Quando la coppia risultante su un corpo è nullo, tuo tempoangolare resti costante, altrimenti il momento angolare cambierebbe.
Simile alla forza, che può essere scritta come la variazione temporale del momento, la coppia può essere intesa come la variazione del momento angolare in relazione al tempo.
Il momento angolare, a sua volta, può essere calcolato dal prodotto vettoriale tra la posizione del corpo e il suo momento. Il modulo del momento angolare di un corpo rotante è determinato da:
l – momento angolare (kg.m²/s)
R – raggio del percorso (m)
Q – quantità di movimento (kg.m/s)
θ – angolo tra r e Q
Esempi di coppia
Quando apriamo una porta, applichiamo una forza in un punto lontano dal suo asse di rotazione, quindi stampiamo su di essa una coppia maggiore.
Quando si pedala su una bici a cambio, è possibile notare che maggiore è il diametro della sua corona, maggiore è la coppia prodotta da ogni pedalata.
Quando usi un cacciavite, puoi vedere che maggiore è il diametro del cavo, più facile sarà stringere o rimuovere le viti.
Esercizi di coppia risolti
1) Una forza di 50 N viene applicata con un angolo di 45° a un braccio di leva di 0,25 m, facendo ruotare una manovella in senso antiorario.
Dati: sin 45º = √2/2
a) Determinare la direzione e la direzione della coppia esercitata sulla pedivella.
b) Calcolare la coppia eseguita sulla pedivella.
Risoluzione
a) Secondo la regola della mano destra, la coppia è nella direzione perpendicolare al piano della maniglia e la sua direzione è rivolta verso il piano della porta.
b) Utilizzando la formula della coppia e i dati dell'esercizio, eseguiamo il seguente calcolo:
2) Una coppia di 100 Nm viene applicata ad una distanza di 25 cm dall'asse di rotazione di un corpo. Determinare l'entità della forza perpendicolare al piano di rotazione di questo corpo e calcolare la variazione del momento angolare subito da questo corpo in un intervallo di tempo di 3 s.
Risoluzione
Per calcolare l'intensità della forza perpendicolare all'asse di rotazione, utilizzeremo la definizione di coppia e i dati dell'esercizio:
Per determinare la variazione del momento angolare subito da questo corpo, facciamo il seguente calcolo:
Di Me. Rafael Helerbrock
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/torque-uma-forca.htm