Ένας άνδρας κρατά μια χαλύβδινη σφαίρα 4,0 κιλών στο χέρι, το χέρι του έχει μήκος 70 εκατοστών και έχει μάζα από την ροπή μεγέθους για τον ώμο του αν είναι ευθεία αλλά 50 βαθμοί κάτω από οριζόντια;

Ας σπάσουμε πώς να υπολογίσουμε τη ροπή σε αυτό το σενάριο.

Κατανόηση των εννοιών

* ροπή: Η ροπή είναι μια περιστροφική δύναμη που τείνει να προκαλέσει περιστροφή ενός αντικειμένου. Υπολογίζεται ως το προϊόν της εφαρμοζόμενης δύναμης και η κάθετη απόσταση από το σημείο περιστροφής (σε αυτή την περίπτωση, τον ώμο) στη γραμμή δράσης της δύναμης.

* δύναμη βαρύτητας: Η δύναμη που ενεργεί στη χαλύβδινη μπάλα είναι το βάρος της, το οποίο καθορίζεται από τη βαρύτητα (9,8 m/s2).

* βραχίονα μοχλού: Η κάθετη απόσταση από τον ώμο προς τη γραμμή δράσης της δύναμης βάρους είναι ο βραχίονας του μοχλού.

Υπολογισμοί

1. Υπολογίστε το βάρος της χαλύβδινης μπάλας:

* Βάρος (w) =μάζα (m) * επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g)

* W =4,0 kg * 9,8 m/s2

* W =39.2 n

2. Προσδιορίστε τον βραχίονα του μοχλού:

* Ο βραχίονας έχει μήκος 70 cm, που έχει 0,7 μέτρα.

* Δεδομένου ότι ο βραχίονας είναι 50 μοίρες κάτω από οριζόντια, πρέπει να βρούμε την κάθετη απόσταση από τον ώμο στην γραμμή δράσης της δύναμης βάρους. Αυτή η απόσταση είναι το μήκος του βραχίονα πολλαπλασιασμένο με το ημιτονοειδές της γωνίας:

* Βραχίονας μοχλού (L) =0,7 m * sin (50 °)

* L ≈ 0,536 m

3. Υπολογίστε τη ροπή:

* Ροπή (τ) =δύναμη (w) * βραχίονας μοχλού (l)

* τ =39.2 n * 0.536 m

* τ ≈ 21,0 n · m

απάντηση: Το μέγεθος της ροπής γύρω από τον ώμο του ανθρώπου είναι περίπου 21,0 n · m.