แรงบิด: มันคืออะไรหน่วยสูตรและแบบฝึกหัดที่แก้ไข

แรงบิดหรือโมเมนต์ของแรงเป็นแนวโน้มที่ ความแข็งแกร่ง มันต้องหมุนตัวที่ใช้ แรงบิดคือ a เวกเตอร์ตั้งฉาก สู่ระนาบที่เกิดจากเวกเตอร์ ความแข็งแกร่ง และ เรย์ในการหมุน เวกเตอร์แรงบิดสามารถคำนวณได้โดยใช้ผลคูณของแรงและระยะทาง

เมื่อใดก็ตามที่แรงถูกนำไปใช้กับระยะห่างจากแกนของการหมุนของร่างกาย วัตถุนั้นจะหมุนได้ ถ้าร่างนี้ไม่หมุนหรือหมุนด้วย ความเร็วเชิงมุมคงที่เราว่าเขาอยู่ใน สมดุลการหมุน ความสมดุลของการหมุนแสดงว่า ผลลัพธ์จากแรงบิด ที่กระทำต่อร่างกายคือ โมฆะ และด้วยเหตุนี้ร่างกายจึงหมุนด้วยความเร็วคงที่หรือเป็นศูนย์ กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อ แรงบิดผลลัพธ์ เกี่ยวกับร่างกายคือ โมฆะ, ร่างกายนี้ ไม่มันนำเสนออัตราเร่งเชิงมุม.

อู๋ แรงบิด สามารถเข้าใจได้ว่า ตัวแทนพลวัต ของการหมุน ด้วยวิธีนี้ มันคือการเคลื่อนที่แบบหมุน เนื่องจากแรงคือการเคลื่อนที่แบบแปลน หากเราต้องการให้ร่างกายหมุนไปรอบๆ จุดใดจุดหนึ่ง เราต้องบิดมัน

หน่วยแรงบิด

หน่วยแรงบิดตาม ระบบระหว่างประเทศ, และ นิวตันครั้งรถไฟใต้ดิน (น.ม.). ตามความหมายเมื่อร่างกายหมุนอยู่ใน ความรู้สึกกำหนดการ, แรงบิดของคุณคือ เชิงลบ; มิฉะนั้นแรงบิดที่ใช้กับมันมี โมดูลเชิงบวก. นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดทิศทางและทิศทางของเวกเตอร์แรงบิดได้อย่างง่ายดายโดยใช้

กฎมือขวา. ตรวจสอบไดอะแกรมต่อไปนี้:

แรงบิดสามารถกำหนดได้โดยการปิดมือเข้าหาแรง (F) มันถูกกำหนดโดยทิศทางของนิ้วหัวแม่มือ

สูตร

โมดูลัสของแรงบิดสามารถคำนวณได้จากผลคูณของแรง ระยะทาง และไซน์ของมุมที่เกิดขึ้นระหว่างปริมาณทั้งสองนี้:

τ – แรงบิด
NS - เรย์
NS - ความแข็งแกร่ง
θ – มุมระหว่าง r และ F

ในสูตรข้างต้น θ คือ มุมที่เกิดขึ้นระหว่างรัศมีการหมุน (r) กับแรง (F) ในกรณีที่แรงกระทำโดยทำมุม 90° กับรัศมี (r) ไซน์ของมุมจะเท่ากับ 1 รัศมี (r) ถูกกำหนดโดยระยะห่างจากจุดใช้งานไปยังแกนหมุนของร่างกาย และเรียกอีกอย่างว่าแขนคันโยก ยิ่งก้านคันโยกบนตัวรถยาวเท่าไร ก็ยิ่งหมุนได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

แรงบิดและโมเมนต์เชิงมุม

แรงบิดคือ ตัวแทนพลวัต ของการหมุน เมื่อเราใช้แรงบิดกับร่างกายบางตัวร่างกายนั้นก็สามารถได้รับ ความเร็วเชิงมุม, กำลังจะอธิบายการเคลื่อนที่แบบหมุนวน เราว่าเมื่อร่างกายหมุนอยู่ก็มี เวลาเชิงมุม. โมเมนตัมเชิงมุมคือ อะนาล็อก การหมุนของ เวลาเชิงเส้น ยังเป็นที่รู้จักกันในนาม จำนวนเงินในความเคลื่อนไหว, ดังนั้นเราจึงสามารถเข้าใจได้ว่าโมเมนตัมเชิงมุมคือปริมาณการเคลื่อนที่แบบหมุนของร่างกายหรือระบบ

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

เมื่อแรงบิดที่เกิดขึ้นบนร่างกายคือ โมฆะ, ของคุณ เวลาเชิงมุม ซาก คงที่มิฉะนั้น โมเมนตัมเชิงมุมจะเปลี่ยนไป

คล้ายกับแรง ซึ่งสามารถเขียนได้เป็นความแปรผันชั่วขณะของโมเมนตัม แรงบิดสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นการแปรผันของโมเมนตัมเชิงมุมที่สัมพันธ์กับเวลา

โมเมนตัมเชิงมุมสามารถคำนวณได้โดยผลคูณของตำแหน่งของร่างกายและโมเมนตัมของมัน โมดูลัสโมเมนตัมเชิงมุมของตัวหมุนถูกกำหนดโดย:

หลี่ – โมเมนตัมเชิงมุม (kg.m²/s)
NS – รัศมีเส้นทาง (ม.)
NS – ปริมาณการเคลื่อนไหว (กก.ม./วินาที)
θ – มุมระหว่าง r และ Q

ตัวอย่างแรงบิด

• เมื่อเราเปิดประตู เราใช้แรงที่จุดหนึ่งห่างจากแกนหมุนของประตู ดังนั้นเราจึงพิมพ์แรงบิดที่ประตูมากขึ้น

• เมื่อปั่นบนเกียร์จักรยาน จะสังเกตได้ว่ายิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางของเม็ดมะยมยิ่งใหญ่เท่าไร แรงบิดที่เกิดจากจังหวะการเหยียบแต่ละครั้งก็จะยิ่งมากขึ้น

• เมื่อใช้ไขควง คุณจะเห็นได้ว่ายิ่งสายมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่เท่าไร ก็ยิ่งขันหรือถอดสกรูได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

แบบฝึกหัดแก้แรงบิด

1) ใช้แรง 50 นิวตันทำมุม 45° กับแขนก้านบังคับ 0.25 ม. ทำให้ข้อเหวี่ยงหมุนทวนเข็มนาฬิกา

ข้อมูล: บาป 45º = √2/2

ก) กำหนดทิศทางและทิศทางของแรงบิดที่กระทำกับข้อเหวี่ยง

b) คำนวณแรงบิดที่ทำกับข้อเหวี่ยง

ปณิธาน

ก) ตามกฎของมือขวา แรงบิดอยู่ในทิศทางตั้งฉากกับระนาบของที่จับ และทิศทางของมันชี้ไปที่ระนาบของประตู

b) ใช้สูตรแรงบิดและข้อมูลการออกกำลังกาย มาคำนวณดังต่อไปนี้:

2) ใช้แรงบิด 100 นิวตันเมตรที่ระยะ 25 ซม. จากแกนหมุนของร่างกาย กำหนดขนาดของแรงที่ตั้งฉากกับระนาบการหมุนของวัตถุนี้ และคำนวณความแปรผันของโมเมนตัมเชิงมุมที่วัตถุนี้ได้รับในช่วงเวลา 3 วินาที

ปณิธาน

ในการคำนวณความเข้มของแรงที่ตั้งฉากกับแกนหมุน เราจะใช้คำจำกัดความของแรงบิดและข้อมูลการออกกำลังกาย:

ในการพิจารณาความแปรปรวนของโมเมนตัมเชิงมุมที่ร่างกายนี้ได้รับ ให้คำนวณดังต่อไปนี้:

By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

เฮเลอร์บร็อค, ราฟาเอล. "แรงบิด"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/torque-uma-forca.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 กรกฎาคม 2021.