Moment obrotowy a skręcanie
Moment obrotowy i skręcanie to dwa bardzo ważne pojęcia w dziedzinach takich jak inżynieria, fizyka i mechanika silnika. Moment obrotowy i skręcanie są wynikiem działania sił sprzężonych. Koncepcje te są niezwykle przydatne podczas projektowania konstrukcji i maszyn i należy je uwzględnić ze względu na ogromny wpływ na stabilność systemu. W tym artykule omówimy przyczyny skręcania i momentu obrotowego, ich znaczenie, sposób ich pomiaru lub obliczenia oraz ich podobieństwa i różnice.
Moment obrotowy
Torque jest doświadczany w prostych codziennych czynnościach, takich jak obracanie klamki, dokręcanie rygla, obracanie kierownicy, wiosłowanie na rowerze, a nawet obracanie głowy. Należy zauważyć, że w każdej z tych czynności ruchy są ruchami okrężnymi lub obrotowymi. Można wykazać, że w każdym ruchu, w którym następuje zmiana momentu pędu, na obiekt zawsze działa moment obrotowy. Moment obrotowy jest generowany przez parę sił o podobnej wielkości, przeciwnych w kierunku i równoległych do siebie. Te dwie siły są oddzielone skończoną odległością. W fizyce termin moment ma również takie samo znaczenie jak moment obrotowy. Moment obrotowy definiuje się jako tendencję siły do obracania obiektu wokół osi, punktu podparcia lub obrotu. Moment obrotowy można również zapewnić za pomocą pojedynczej siły działającej w odległości r od osi obrotu. Moment obrotowy takiego układu jest równy iloczynowi przyłożonej siły ir. Moment obrotowy jest matematycznie definiowany jako szybkość zmiany momentu pędu obiektu. Widać wyraźnie, że jest to zgodne z zależnością siła – pęd liniowy w ruchach liniowych. Moment obrotowy jest również równy iloczynowi momentu bezwładności i przyspieszenia kątowego. Moment obrotowy jest wektorem o kierunku wyznaczonym przez iloczyn siły i odległości. Jest prostopadła do płaszczyzny obrotu.
Skręcanie
Skręt jest doświadczany podczas codziennych czynności, takich jak dokręcanie śruby lub skręcanie materiału. Skręcanie to deformacja obiektów spowodowana parą równych i przeciwnych momentów. Skręcanie może wystąpić nawet wtedy, gdy moment netto układu wynosi zero. Jeśli pojedynczy moment obrotowy zostanie przyłożony do nieruchomego obiektu, który nie może się swobodnie obracać w żadnym kierunku, zawsze będzie inny moment generowany przez siły reaktywne działające na punkt stały. Wielkość skręcenia pod wpływem przyłożonego momentu obrotowego zależy od sztywności skrętnej układu. Kąt skręcenia i moment obrotowy mają zależność liniową, gdzie sztywność skrętna jest stałą proporcjonalności.
Jaka jest różnica między momentem obrotowym a skręcaniem?
– Moment obrotowy jest pojęciem mierzalnym, podczas gdy skręcanie jest pojęciem, które jest matematycznie rzutowane przez naprężenie ścinające lub kąt skrętu.
– Moment obrotowy wymaga co najmniej jednej siły, a skręcanie co najmniej dwóch sił.
– Moment obrotowy zależy tylko od wielkości, kierunków i separacji przyłożonych sił, podczas gdy skręcanie zależy od momentu obrotowego, rodzaju materiału i kształtu obiektu.
