Koppel, of moment van een kracht, is de neiging dat a kracht het moet een lichaam draaien waarop het wordt aangebracht. Het koppel is a vectorloodrecht naar het vlak gevormd door de vectoren kracht en straalinrotatie. De koppelvector kan worden berekend met behulp van het uitwendige product van kracht en afstand.
Telkens wanneer een kracht wordt uitgeoefend op enige afstand van de rotatie-as van een lichaam, is dat lichaam onderhevig aan rotatie. Als dit lichaam niet draait of roteert met constante hoeksnelheid, we zeggen dat hij binnen is evenwichtroterend. De rotatiebalans geeft aan dat de resultanteVankoppels die inwerking op een lichaam is nul en daarom roteert dit lichaam met constante of nulsnelheid. Met andere woorden, wanneer de koppelresultante over een lichaam is nul, dit lichaam niethet presenteertversnellinghoekig.
O koppel kan worden opgevat als de tussenpersoondynamisch van rotaties. Op deze manier is het voor rotatiebewegingen, zoals kracht is voor translatiebewegingen. Als we een lichaam rond een bepaald punt willen laten draaien, moeten we het aandraaien.
koppeleenheid
De koppeleenheid, volgens de Internationaal systeem, en de Newtonkeermetro (Nm). Wanneer een lichaam per definitie wordt geroteerd in de gevoelschema, uw koppel is negatief; anders heeft het toegepaste koppel modulepositief. Bovendien kunnen de richting en richting van de koppelvector eenvoudig worden bepaald met behulp van de rechterhand regel. Bekijk het volgende schema:
Koppel kan worden bepaald door de hand naar kracht (F) te sluiten. Het wordt bepaald door de richting van de duim.
Formule
De koppelmodulus kan worden berekend door het product van kracht, afstand en de sinus van de hoek die wordt gevormd tussen deze twee grootheden:
τ – koppel
R - Straal
F - kracht
θ – hoek tussen r en F
In de formule hierboven, θ is de hoek gevormd tussen de rotatiestraal (r) en de kracht (F). In het geval dat de kracht wordt uitgeoefend met een hoek van 90° met de straal (r), is de sinus van de hoek gelijk aan 1. De straal (r) wordt bepaald door de afstand van het aangrijpingspunt tot de rotatie-as van het lichaam en wordt ook wel de hefboomarm genoemd. Hoe langer de hefboomarm op een lichaam, hoe gemakkelijker het is om het te draaien.
Koppel en hoekmoment
Het koppel is de tussenpersoondynamisch van rotatie. Wanneer we koppel toepassen op een lichaam, kan dat lichaam winnen snelheidhoekig, om vervolgens een roterende beweging te beschrijven. We zeggen dat wanneer een lichaam in rotatie is, het tijdhoekig. Het impulsmoment is de analoog rotatie van tijdlineair, ook gekend als de hoeveelheidinbeweging, daarom kunnen we begrijpen dat impulsmoment de hoeveelheid rotatiebeweging van een lichaam of systeem is.
Wanneer het resulterende koppel op een lichaam is nul, jouw tijdhoekig stoffelijk overschot constante, anders zou het impulsmoment veranderen.
Net als kracht, die kan worden geschreven als de temporele variatie van momentum, kan koppel worden begrepen als de variatie in impulsmoment in relatie tot de tijd.
Het impulsmoment kan op zijn beurt worden berekend door het uitwendige product van de positie van het lichaam en zijn momentum. De impulsmomentmodulus van een roterend lichaam wordt bepaald door:
L – impulsmoment (kg.m²/s)
R – padradius (m)
Q – hoeveelheid beweging (kg.m/s)
θ – hoek tussen r en Q
Koppel voorbeelden
Wanneer we een deur openen, oefenen we kracht uit op een punt weg van de rotatie-as, dus we drukken er een groter koppel op af.
Bij het trappen op een versnellingsfiets is het mogelijk op te merken dat hoe groter de diameter van de kroon, hoe groter het koppel dat door elke pedaalslag wordt geproduceerd.
Als u een schroevendraaier gebruikt, kunt u zien dat hoe groter de diameter van uw kabel, hoe gemakkelijker het is om schroeven vast te draaien of te verwijderen.
Koppel opgeloste oefeningen
1) Een kracht van 50 N wordt onder een hoek van 45° uitgeoefend op een hefboomarm van 0,25 m, waardoor een kruk tegen de klok in draait.
Gegevens: zonde 45º = √2/2
a) Bepaal de richting en richting van het koppel dat op de kruk wordt uitgeoefend.
b) Bereken het koppel dat op de kruk wordt uitgeoefend.
Oplossing
a) Volgens de rechterhandregel is het koppel in de richting loodrecht op het vlak van de handgreep, en de richting wijst naar het vlak van de deur.
b) Laten we met behulp van de koppelformule en trainingsgegevens de volgende berekening doen:
2) Een koppel van 100 N.m wordt uitgeoefend op een afstand van 25 cm van de rotatieas van een lichaam. Bepaal de grootte van de kracht loodrecht op het rotatievlak van dit lichaam en bereken de variatie in impulsmoment die dit lichaam oploopt in een tijdsinterval van 3 s.
Oplossing
Om de intensiteit van de kracht loodrecht op de rotatieas te berekenen, gebruiken we de koppeldefinitie en trainingsgegevens:
Om de variatie in impulsmoment te bepalen die door dit lichaam wordt geleden, doen we de volgende berekening:
Door mij Rafael Helerbrock
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/torque-uma-forca.htm
