Що називається моментом сили? Як його визначити?

Спробуємо з`ясувати, що називається моментом сили. Даний термін досить часто вживається у фізиці. Під аналізованих терміном мають на увазі твір плеча і додається до нього сили.

Відео: § 2.1. Момент сили відносно точки

Особливості

Аналізуючи питання про те, що називається моментом сили, необхідно згадати і одиниці виміру цієї величини. У міжнародній системі СІ його вимірюють в Н·-м.

обертальний момент

Обертальним моментом сили відносно точки називається величина, пов`язана з плечем і силою. У повсякденному житті люди часто користуються «правилом важеля», яке ґрунтується саме на моменті сили.

Наприклад, для того щоб врівноважити терези-гойдалки, потрібно знати, що називається моментом зусилля, і як його правильно прикласти. Пліч-о-називають проміжок між точкою докладання і точкою обертання.

Наприклад, проблематично відкрити двері, штовхаючи її у місць кріплення. Для того щоб зрозуміти, чому це так важко зробити, потрібно знати, що називається моментом сили відносно осі.

Припустимо, що вам необхідно відкрити двері, що має ширину метр, приклавши до неї 100 Н. Прикладати її необхідно в трьох місцях:

• поблизу петель;
• по центру;
• у краю полотна.

Для першого випадку плече дорівнюватиме нулю, отже, і твір на який чиниться зусилля плеча буде нульовою величиною.

Для варіанту по центру двері, момент буде відповідати 50 Н·-м. Для нижньої частини дверного полотна момент матиме максимальне значення 100 Н·-м.

Подібні обчислення дозволяють робити висновок про те, що програш у відстані компенсується виграшем в зусиллі.

правило плеча

У разі прикладання зусилля під кутом, не можна вести мову про визначення плеча сил так, як це було розглянуто раніше. Для того щоб впоратися з поставленим завданням, необхідно керуватися правилом плеча. Пліч-о-сили називають довжину перпендикуляра, який опущений з точки обертання на лінію дії сили.

Для того щоб визначити плече сили, потрібно подовжити лінію. Потім на неї опускають перпендикуляр з точки обертання.

В результаті виходить трикутник з прямими кутами. Користуючись правилами тригонометрії, можна через синус визначити момент сили.

Припустимо, що силу прикладали під кутом 45 градусів. В такому випадку момент виходить 70 Н·-м. Стає очевидним, що не вийде відкрити двері при вугіллі 0 градусів. Така сила не має проекції, здатної викликати обертальний рух. Відсутність у неї плеча, відмінного від нуля, не дозволяє силі створювати обертальний момент. Розмірковуючи над тим, що називається моментом сили, необхідно відзначити, що це векторна величина. Для того щоб визначити напрямок моменту сили, використовують правило правої руки. Аналогічним чином визначають напрямок вектора кутової швидкості.

У чому особливість такого правила? Охоплюють долонею правої руки вісь обертання, так щоб напрямок пальців руки збігалося з напрямком прикладеної сили. По великому пальцю визначають напрямок вектора моменту сили. Що називається моментом сили відносно нерухомої точки? Це величина, яка пов`язує проекцію вектора моменту сили і вісь, щодо якої буде проводитися розрахунок.

Головним моментом сил називають вектор, який дорівнює сумі всіх моментів окремих сил, які діють в системі щодо цієї ж точки. Її називають центром приведення всієї системи сил.

В узагальненому вигляді результат дії на тверде тіло будь-якої системи буде таким же, як і дія головного моменту системи сил, а також вектора сил, прикладених в центрі приведення.

висновок

Для опису моменту сил застосовується основний закон динаміки, що характеризує обертальний рух. Він пов`язує між собою момент інерції, кутове прискорення, момент сил. Після того як Архімедом було встановлено правило важеля, без будь-яких перетворень воно використовувалося майже 1900 років. Тільки в другій половині 17 століття французьким вченим П. Варіньона воно було змінено і пов`язане з моментом сил.

Відео: Момент, що обертає - Фізика в дослідах і експериментах

Якщо важіль знаходиться в рівновазі, дотримується рівність М1 = М2. Момент сили є характеристикою обертального дії сили. Воно залежить не тільки від сили, а й від її плеча. Для того щоб відвертати гайку, застосовують довгий гайковий ключ. Шурупи набагато швидше відкручують викруткою, що має досить довгу ручку.