Τύπος διαστάσεων ροπής

Η δύναμη είναι μια σημαντική πτυχή για τη μελέτη της φυσικής και την εφαρμογή της. κάτι που είναι αρκετά συνώνυμο της δύναμης είναι η ροπή. Όταν μιλάμε για δύναμη, τη θεωρούμε ως μια μέθοδο ώθησης ή έλξης ενός αντικειμένου προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Η δύναμη που εφαρμόζεται διαφέρει όταν το αντικείμενο είναι καρφιτσωμένο ή ξεκαρφιτσωμένο σε μια συγκεκριμένη θέση.

Εάν το αντικείμενο είναι καρφωμένο σε κάποια θέση ή σε έναν άξονα περιστροφής, το αντικείμενο περιστρέφεται όταν ασκείται μια συγκεκριμένη δύναμη σε αυτό, και αυτή η δύναμη είναι αυτό που ονομάζουμε ροπή. Η ροπή είναι υπεύθυνη για την παραγωγή μιας τροποποίησης στη γωνιακή ταχύτητα ενός αντικειμένου, η οποία ονομάζεται γωνιακή επιτάχυνση. Εδώ θα αναλύσουμε λεπτομερώς τον τύπο διαστάσεων της ροπής και άλλες σημαντικές πτυχές για την καλύτερη κατανόησή σας.

Τι είναι η ροπή;

Με απλά λόγια, η ροπή είναι η μέτρηση της δύναμης που είναι υπεύθυνη για την περιστροφή ενός αντικειμένου. Εάν το αντικείμενο περιστρέφεται κατά έναν άξονα, μπορούμε να το ονομάσουμε ως σημείο περιστροφής "O". Η δύναμη που εφαρμόζεται για να το κάνει να κινηθεί εάν ονομάζεται "F". Η απόσταση μεταξύ του σημείου περιστροφής και του σημείου όπου λειτουργεί η δύναμη ονομάζεται βραχίονας ροπής "r".

Άρα η ροπή είναι T =r x F =rFsin(θ).

Σε αυτήν την εξίσωση, τόσο το r όσο και το F είναι διανύσματα και η γωνία μεταξύ r και F είναι "θ".

Η κατεύθυνση του διανύσματος ροπής

Χρησιμοποιώντας τον κανόνα του δεξιού χεριού, μπορούμε να βρούμε την κατεύθυνση της ροπής. Εάν δείξουμε τα δάχτυλά μας προς την κατεύθυνση του r και τα μετακινήσουμε για να σχηματίσουν μια γροθιά προς την κατεύθυνση του F, τότε ο αντίχειράς μας θα δείχνει προς την κατεύθυνση όπου λειτουργεί το διάνυσμα ροπής.

Παράδειγμα.

Αν φανταστούμε να σπρώχνουμε μια πόρτα είτε για να την ανοίξουμε είτε να την κλείσουμε. Η δύναμη που υπονοούμε να πιέσουμε (F) οδηγεί την πόρτα να περιστρέφεται μέσω των μεντεσέδων της (που υποδεικνύεται ως σημείο περιστροφής O). Το μέγεθος της δύναμης που χρειάζεστε για να εφαρμόσετε εξαρτάται από την απόσταση ανάμεσα σε εσάς και τους μεντεσέδες (υποδεικνύεται με r). Όσο πιο κοντά βρίσκεστε στους μεντεσέδες, τόσο πιο δύσκολο θα είναι να σπρώξετε την πόρτα και αυτό συμβαίνει όταν προσπαθείτε να σπρώξετε την πόρτα προς τη λάθος κατεύθυνση. Η ροπή που δημιουργείται από τη δύναμη που ασκήσατε είναι μικρότερη από αυτή που θα έπρεπε αν την είχατε ωθήσει προς τη σωστή κατεύθυνση.

Διαστατικός τύπος ροπής.

Ο τύπος διαστάσεων της ροπής είναι M1 L2 T-2.

Εδώ, M=μάζα; L=μήκος και T=χρόνος.

Παραγωγή.

Ροπή (T) =Ροπή αδράνειας x Γωνιακή επιτάχυνση _____ (1)

Ως ροπή αδράνειας =ακτίνα περιστροφής2 x Μάζα.

Άρα, ο τύπος διαστάσεων της ροπής αδράνειας θα είναι M1 L2 T0 ______ (2)

Γωνιακή επιτάχυνση =γωνιακή x Χρόνος-2

Ο τύπος διαστάσεων της γωνιακής επιτάχυνσης είναι =M0 L0 T-2 _______ (3)

Βάζοντας τα (2) και (3) στο (1), θα έχουμε

Ροπή =ροπή αδράνειας x γωνιακή επιτάχυνση.

I =[M1 L2 T0] × [M0 L0 T-2] =[M L2 T-2].

Η ανάλυση του τύπου διαστάσεων των παραδειγμάτων ροπής θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε σωστά τις εφαρμογές της ροπής.

Η μονάδα ροπής SI είναι το Νεύτονόμετρο, το οποίο είναι επίσης η έκφραση για το Joule. Αλλά η ροπή δεν είναι ενέργεια. Για αποφυγή λοιπόν κάθε είδους σύγχυσης, συνιστάται η χρησιμότητα των unites N.m. Αυτή η διαφοροποίηση γίνεται καθώς η ενέργεια είναι ένα βαθμωτό μέγεθος, αλλά η ροπή είναι ένα διανυσματικό μέγεθος.

Συμπέρασμα.

Κατά τη μελέτη της δύναμης, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τη ροπή και τον τύπο διαστάσεων της ροπής. Μπορείτε να περάσετε από έναν αναρίθμητο τύπο διαστάσεων παραδειγμάτων ροπής για να ξεκαθαρίσετε τις ιδέες σας. Για να κατανοήσετε με σαφήνεια την έννοια του τύπου διαστάσεων της ροπής, βεβαιωθείτε ότι έχετε μελετήσει τις βασικές έννοιες που εξηγούνται παραπάνω.