Suntem expuși zilnic la sisteme simple care trebuie rotite. Ca exemplu, putem menționa actul deschiderii capacelor pentru conserve, ușilor, cleștelor, cheilor pentru roți etc. O cuplu este cantitatea legată de rotația unui sistem. Pentru rotație, este necesar să se aplice un cuplu.
Numit si moment de putere, cuplul este un Măreția vectorială care rezultă din produsul dintre a putere aplicat perpendicular pe un punct și distanța de la regiunea de aplicare a forței și axa de rotație.
M = F. X
Termenii ecuației și unitățile de măsură respective sunt:
M = Cuplul sau momentul forței (N.m);
F = Forța aplicată (N);
X = Brațul manetei (m): distanța dintre punctul de aplicare a forței și axa de rotație.
Cu cât brațul pârghiei este mai lung, cu atât este nevoie de mai puțină forță pentru ca sistemul să se rotească. Va fi necesar un efort mai mare pentru a genera rotație dacă forța este aplicată prea aproape de axa de rotație. Dacă mânerele ușilor ar fi fixate aproape de balamale, care sunt axele de rotație, forța făcută pentru a roti o ușă pentru a o deschide sau închide ar fi prea mare. De aceea
mânerele sunt instalate cât mai departe posibil de balamale, necesitând mai puțin efort pentru a mișca ușa.Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
Carcasa cheii de roți
Imaginați-vă că un șofer trebuie să schimbe obosi plictisit de o mașină. De obicei, acest tip de lucru se efectuează cu o cheie de roată similară cu aceasta:
Pentru o eficiență optimă, șoferul trebuie să forțeze capetele sculei, rotind-o cu ambele mâini în aceeași direcție.
situație idealizată
Imaginați-vă că cuplul necesar pentru rotirea unui șurub de roată este de 100 N.m. Prin împingerea cu ambele mâini la 40 cm (0,4 m) de centrul de rotație, un șofer încearcă să scoată șuruburile. Ce forță ar fi necesară pentru a fi aplicată de fiecare mână pentru a roti sistemul?
Adoptând sensul de rotație în sens invers acelor de ceasornic ca pozitiv, cuplul este determinat după cum urmează:
M = F. X
100 = F. 0,4
F = 100 ÷ 0,4
F = 250 N
Putem concluziona că forța făcută de fiecare dintre mâinile din rotație este de 250 N, totalizând o forță de 500 N pentru ca sistemul să se rotească.
Folosirea ambelor mâini pentru a roti sistemul va fi întotdeauna mai eficientă decât utilizarea unei singure mâini, așa cum se arată în imaginea de mai sus.
De Joab Silas
Absolvent în fizică
Doriți să faceți referire la acest text într-o școală sau într-o lucrare academică? Uite:
JUNIOR, Joab Silas da Silva. „Calculul cuplului unei chei de roți”; Școala din Brazilia. Disponibil in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculando-torque-uma-chave-roda.htm. Accesat la 27 iunie 2021.
