Ροπή και Ταχύτητα

Η ονομαστική ισχύς εξόδου ενός κινητήρα είναι σταθερή, αν και η ταχύτητα και η ροπή είναι αντιστρόφως ανάλογες. Η διαθέσιμη ροπή εξόδου μειώνεται αντίστοιχα καθώς αυξάνεται η ταχύτητα εξόδου. Η ταχύτητα εξόδου μειώνεται αντίστοιχα καθώς αυξάνεται η ροπή εξόδου.

Η δύναμη περιστροφής ενός ηλεκτροκινητήρα είναι γνωστή ως ροπή, ενώ ο ρυθμός με τον οποίο μπορεί να περιστρέφεται ο κινητήρας είναι γνωστός ως ταχύτητα.

Για να εκτελέσετε χρήσιμη μηχανική εργασία, θα χρειαστείτε πολλή ροπή. Η φύση της ροπής καθορίζεται από τον τύπο του φορτίου. Θα μπορούσε να είναι συνεχής και να μην επηρεάζεται από την ταχύτητα, μια συνάρτηση ταχύτητας, αμετάβλητο χρόνου ή παραλλαγή χρόνου.

Ροπή

Η ροπή είναι μια μέτρηση της δύναμης που απαιτείται για την περιστροφή ενός αντικειμένου γύρω από έναν άξονα. Στη γραμμική κινηματική, η δύναμη προκαλεί επιτάχυνση ενός αντικειμένου. στη γωνιακή κινηματική, η ροπή αναγκάζει ένα αντικείμενο να επιταχύνει (γωνιακά).

Η ροπή γίνεται διαισθητικά κατανοητή από όλους όσους έχουν ανοίξει ποτέ μια πόρτα. Όταν ανοίγει μια πόρτα, το άτομο πιέζει την πλευρά της πόρτας που είναι πιο μακριά από τους μεντεσέδες. Χρειάζεται πολύ περισσότερη δύναμη για να πιέσετε στο πλάι κοντά στον μεντεσέ.

Υπάρχουν δύο τύποι ροπής:στατική και δυναμική.

Ο όρος «στατική ροπή» αναφέρεται σε μια ροπή που δεν δημιουργεί γωνιακή επιτάχυνση. Εάν η πόρτα δεν περιστρέφεται στους μεντεσέδες της παρά τη δύναμη που ασκείται, κάποιος που την πιέζει εφαρμόζει μια στατική ροπή σ' αυτήν.

Μια δυναμική ροπή μεταφέρεται από τον κινητήριο άξονα ενός αγωνιστικού αυτοκινήτου που επιταχύνει από τη γραμμή εκκίνησης, επειδή πρέπει να παράγει μια γωνιακή επιτάχυνση των τροχών, υπό την προϋπόθεση ότι το αυτοκίνητο επιταχύνει κατά μήκος της διαδρομής.

Το λεξιλόγιο που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της ροπής μπορεί να είναι λίγο περίπλοκο. Οι μηχανικοί συχνά χρησιμοποιούν τους όρους ροπή και ροπή δύναμης εναλλακτικά. Σε ένα αγωνιστικό αυτοκίνητο, η ακτίνα στην οποία δρα η δύναμη είναι γνωστή ως η στιγμή ανύψωσης του βραχίονα άξονα.

Πώς υπολογίζεται η ροπή

Το μέγεθος του διανύσματος ροπής T για μια ροπή που παράγεται από μια δεδομένη δύναμη F είναι

T=F∙rsin(θ)

Το μήκος του βραχίονα ροπής είναι r και η γωνία μεταξύ του διανύσματος δύναμης και του βραχίονα ροπής είναι . Η δύναμη είναι σε ορθή γωνία (90°) ως προς τη στιγμή του βραχίονα στην περίπτωση της πόρτας που απεικονίζεται στο σχήμα 1, επομένως ο όρος ημιτόνου είναι 1 και ο όρος συνημιτόνου είναι 0

T=F∙r∙

Ο κανόνας λαβής του δεξιού χεριού χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης του διανύσματος ροπής. Το διάνυσμα ροπής δείχνει προς την κατεύθυνση του αντίχειρα όταν ένα χέρι είναι τυλιγμένο γύρω από τον άξονα περιστροφής με τα δάχτυλα να δείχνουν προς την κατεύθυνση της δύναμης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.

Ταχύτητα

Η απόσταση που διανύεται ανά μονάδα χρόνου είναι γνωστή ως ταχύτητα. Είναι ο ρυθμός με τον οποίο κινείται ένα αντικείμενο. Το μέγεθος του διανύσματος της ταχύτητας αντιπροσωπεύεται από τη βαθμωτή ταχύτητα ποσότητας. Δεν έχει αίσθηση κατεύθυνσης. Μια υψηλότερη ταχύτητα υποδηλώνει ότι ένα αντικείμενο ταξιδεύει με ταχύτερο ρυθμό. Ταξιδεύει με πιο αργό ρυθμό όταν έχει μικρότερη ταχύτητα. Έχει μηδενική ταχύτητα αν δεν κινείται καθόλου.

Ο τύπος είναι η πιο συχνή προσέγγιση για τον υπολογισμό της σταθερής ταχύτητας ενός αντικειμένου που ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή:

r=d/t

Πού

r  είναι ο ρυθμός ή η ταχύτητα (μερικές φορές δίνεται ως v , για την ταχύτητα)

d  είναι η απόσταση που μετακινήθηκε

t  είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί η κίνηση

Μονάδα ταχύτητας

ms είναι η μονάδα SI για την ταχύτητα (μέτρα ανά δευτερόλεπτο). Οι πιο δημοφιλείς μονάδες ταχύτητας σε τακτική χρήση είναι χιλιόμετρα ανά ώρα και μίλια ανά ώρα. Μια κοινή ταχύτητα στη θάλασσα είναι οι κόμβοι (ή τα ναυτικά μίλια ανά ώρα).

Τύπος ροπής και ταχύτητας

Αφού το γνωρίζουμε αυτό 

Δύναμη=Ροπή/Ακτίνα

Ως εκ τούτου,

Ισχύς=(Δύναμη×Γραμμική Απόσταση)/Χρόνος

Και

Ισχύς=((Ροπή/Ακτίνα)×Ακτίνα×Γωνιακή Ταχύτητα×Χρόνος)/Χρόνος

Και, 

Ισχύς=Ροπή×Γωνιακή Ταχύτητα   

Ως εκ τούτου,

Ροπή=Ισχύς/ Γωνιακή Ταχύτητα

ή

T=P/ω

Πού,

P είναι η ισχύς (εργασία που γίνεται ανά μονάδα χρόνου)

T είναι η ροπή (περιστροφική ικανότητα ενός σώματος)

ω είναι η γωνιακή ταχύτητα (ρυθμός μεταβολής της γωνιακής μετατόπισης)

Καμπύλη ταχύτητας ροπής

Η σχέση μεταξύ ταχύτητας και ροπής ποικίλλει σημαντικά μεταξύ διαφορετικών τύπων κινητήρα και κατασκευαστών. Αυτό οφείλεται εν μέρει στον μηχανικό σχεδιασμό των εν λόγω κινητήρων, αλλά άλλοι παράγοντες, όπως η επιλογή υλικού και οι κατασκευαστικές ανοχές μπορεί επίσης να παίζουν ρόλο.

Συμπέρασμα

Αν και η ταχύτητα και η ροπή είναι αντιστρόφως ανάλογες, η ονομαστική ισχύς εξόδου ενός κινητήρα παραμένει σταθερή. Καθώς η ταχύτητα εξόδου αυξάνεται, η διαθέσιμη ροπή εξόδου μειώνεται. Καθώς η ροπή εξόδου αυξάνεται, η ταχύτητα εξόδου μειώνεται ανάλογα.

Η δύναμη που απαιτείται για την περιστροφή ενός αντικειμένου γύρω από έναν άξονα μετράται ως ροπή. Η δύναμη προκαλεί επιτάχυνση ενός στοιχείου στη γραμμική κινηματική. Η ροπή αναγκάζει ένα αντικείμενο να επιταχύνει στην περιστροφική κινηματική.

Η ταχύτητα ορίζεται ως η απόσταση που διανύθηκε ανά μονάδα χρόνου. Είναι η ταχύτητα με την οποία κινείται οτιδήποτε. Η κλιμακωτή ταχύτητα ποσότητας αντιπροσωπεύει το μέγεθος του διανύσματος της ταχύτητας. Δεν ξέρει πού πάει. Ένα αντικείμενο που ταξιδεύει με ταχύτερο ρυθμό λέγεται ότι έχει μεγαλύτερη ταχύτητα. Όταν έχει μικρότερη ταχύτητα, ταξιδεύει με πιο αργό ρυθμό. Εάν δεν κινείται καθόλου, έχει 0 Ταχύτητα.