SANDALI NG METALIKANG KUWINTAS: MGA KATANGIAN AT PORMULA, EHERSISYO - PISIKAL - 2025

Ang metalikang kuwintas , metalikang kuwintas o sandali ng isang puwersa ay ang kakayahan ng isang puwersa upang maging sanhi ng isang pagliko. Etymologically natatanggap nito ang pangalan ng metalikang kuwintas bilang isang hinango sa Ingles na metalikang metalikang kuwintas, mula sa Latin torquere (hanggang sa twist).

Ang metalikang kuwintas (na may paggalang sa isang naibigay na punto) ay ang pisikal na kadakilaan na nagreresulta mula sa paggawa ng produkto ng vector sa pagitan ng mga posisyon ng vector ng punto kung saan inilalapat ang puwersa at ng ipinilit na puwersa (sa pagkakasunud-sunod na ipinapahiwatig). Ang sandaling ito ay nakasalalay sa tatlong pangunahing elemento.

Ang una sa mga elementong ito ay ang laki ng inilapat na puwersa, ang pangalawa ay ang distansya sa pagitan ng punto kung saan inilalapat at ang punto na may paggalang kung saan ang katawan ay umiikot (tinatawag ding lever arm), at ang ikatlong elemento ay ang anggulo ng aplikasyon ng nasabing puwersa.

Ang mas malaki ang lakas, mas malaki ang pag-ikot. Ang parehong nangyayari sa braso ng pingga: mas malaki ang distansya sa pagitan ng punto kung saan inilalapat ang puwersa at ang punto na may kaugnayan sa kung saan ito ay gumagawa ng pagliko, magiging mas malaki ito.

Siyempre, ang metalikang kuwintas ay espesyal na interes sa konstruksyon at industriya, pati na rin sa hindi mabilang na mga aplikasyon para sa bahay, tulad ng kapag ang pag-higpit ng isang nut na may isang wrench.

Mga formula

Ang pagpapahayag ng matematika ng metalikang kuwintas ng isang puwersa tungkol sa isang punto O ay ibinigay ng: M = rx F

Sa expression na ito ay ang vector na sumali sa punto ng O na may punto P ng aplikasyon ng puwersa, at si F ang vector ng inilapat na puwersa.

Ang mga yunit ng pagsukat ng sandaling ito ay N ∙ m, na bagaman ang sukat na katumbas ng Joule (J), ay may ibang kahulugan at hindi dapat malito.

Samakatuwid, ang modulus ng metalikang kuwintas ay tumatagal ng halaga na ibinigay ng sumusunod na expression:

M = r ∙ F ∙ kasalanan α

Sa expression na ito, ang α ay ang anggulo sa pagitan ng puwersa ng vector at ang vevertor ng braso. Ang metalikang kuwintas ay itinuturing na maging positibo kung ang katawan ay umiikot na kontra-sunud-sunod; sa kabaligtaran, negatibo ito kapag umiikot sa oras.

Mga Yunit

Tulad ng nabanggit na sa itaas, ang yunit ng pagsukat ng mga metalikang kuwintas ay resulta mula sa produkto ng isang yunit ng lakas at isang yunit ng distansya. Partikular, ang International System of Units ay gumagamit ng newton meter na ang simbolo ay N • m.

Sa isang antas ng dimensional, ang metro ng newton ay maaaring mukhang katumbas ng joule; gayunpaman, sa anumang kaso ay dapat gamitin ang Hulyo upang ipahayag ang mga sandali. Ang joule ay isang yunit para sa pagsukat ng mga gawa o energies na, mula sa isang konseptuwal na punto ng view, ay ibang-iba sa mga sandali ng torsional.

Sa parehong paraan, ang sandali ng pag-iwas ay may isang character na vector, na kung saan ay parehong gawain ng scalar at enerhiya.

katangian

Mula sa nakita, sumusunod ito na ang metalikang kuwintas ng isang puwersa na may paggalang sa isang punto ay kumakatawan sa kapasidad ng isang puwersa o hanay ng mga puwersa upang baguhin ang pag-ikot ng sinabi ng katawan sa paligid ng isang axis na dumadaan sa puntong.

Samakatuwid, ang sandali ng torsional ay bumubuo ng isang anggulo na pabilis sa katawan at isang kadakupan ng isang character na vector (kaya't tinukoy mula sa isang module, isang direksyon at isang kahulugan) na naroroon sa mga mekanismo na napailalim sa pamamaluktot o baluktot.

Ang metalikang kuwintas ay magiging zero kung ang puwersa ng vector at ang vector r ay magkatulad na direksyon, dahil sa kasong iyon ang halaga ng kasalanan α ay magiging zero.

Resulta ng metalikang kuwintas

Ibinigay ng isang tiyak na katawan kung saan kumikilos ang isang serye ng mga puwersa, kung ang mga inilapat na puwersa ay kumikilos sa parehong eroplano, ang metalikang kuwintas na nagreresulta mula sa aplikasyon ng lahat ng mga puwersang ito; ay ang kabuuan ng mga sandali ng torsional na nagreresulta mula sa bawat puwersa. Samakatuwid, totoo na:

M _T = ∑ M = M ₁ + M _{2 +} M ₃ + …

Siyempre, kinakailangang isaalang-alang ang pag-sign criterion para sa mga sandali ng torsional, tulad ng ipinaliwanag sa itaas.

Aplikasyon

Ang Torque ay naroroon sa mga pang-araw-araw na aplikasyon tulad ng pagpapatibay ng isang nut na may isang wrench, o pagbubukas o pagsasara ng isang gripo o isang pintuan.

Gayunpaman, ang mga aplikasyon nito ay napupunta nang higit pa; ang metalikang kuwintas ay matatagpuan din sa mga palakol ng makinarya o sa resulta ng mga pagsisikap kung saan ang mga beam ay sumailalim. Samakatuwid, ang mga aplikasyon nito sa industriya at mekanika ay marami at iba-iba.

Malutas na ehersisyo

Nasa ibaba ang ilang mga pagsasanay upang mapadali ang pag-unawa sa itaas.

Ehersisyo 1

Ibinigay ang sumusunod na figure kung saan ang mga distansya sa pagitan ng point O at puntos A at B ay ayon sa pagkakabanggit 10 cm at 20 cm:

a) Kalkulahin ang halaga ng modulus ng metalikang kuwintas na may paggalang sa point O kung ang isang puwersa ng 20 N ay inilalapat sa point A.

b) Kalkulahin kung ano ang dapat na halaga ng puwersa na inilalapat sa B upang makamit ang parehong metalikang kuwintas na nakuha sa nakaraang seksyon.

Solusyon

Una, ito ay maginhawa upang ilipat ang data sa mga yunit ng pandaigdigang sistema.

r _A = 0.1 m

r _B = 0.2 m

a) Upang makalkula ang modulus ng metalikang kuwintas ginagamit namin ang sumusunod na pormula:

M = r ∙ F ∙ kasalanan α = 0.1 ∙ 20 ∙ 1 = 2 N ∙ m

b) Upang matukoy ang hiniling na puwersa, magpatuloy sa katulad na paraan:

M = r ∙ F ∙ kasalanan α = 0.2 ∙ F ∙ 1 = 2 N ∙ m

Paglutas para sa F makuha namin na:

F = 10 N

Mag-ehersisyo 2

Ang isang babae ay nagpapalabas ng isang puwersa na 20 N sa pagtatapos ng isang 30 cm ang haba ng wrench. Kung ang anggulo ng lakas na may hawakan ng wrench ay 30 °, ano ang metalikang kuwintas sa nut?

Solusyon

Ang sumusunod na pormula ay inilalapat at nagpapatakbo:

M = r ∙ F ∙ kasalanan α = 0.3 ∙ 20 ∙ 0.5 = 3 N ∙ m

Mga Sanggunian

1. Sandali ng lakas. (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Mayo 14, 2018, mula sa es.wikipedia.org.
2. Torque (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Mayo 14, 2018, mula sa en.wikipedia.org.
3. Serway, RA at Jewett, Jr. JW (2003). Physics para sa mga Siyentipiko at Engineers. Ika-6 na Ed. Brooks Cole.
4. Marion, Jerry B. (1996). Classical dynamics ng mga particle at system. Barcelona: Binaligtad ko si Ed.
5. Kleppner, Daniel; Kolenkow, Robert (1973). Isang Panimula sa Mekanika. McGraw-Hill.