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物理学におけるトルクの定義

物理学におけるトルクの定義

トルク(モーメント、または力のモーメントとも呼ばれます)は、体の回転運動を引き起こすまたは変化させる力の傾向です。これは、オブジェクトに対するねじれまたは回転力です。トルクは、力と距離を掛けて計算されます。これはベクトル量です。つまり、方向と大きさの両方を持っています。オブジェクトの慣性モーメントの角速度が変化するか、その両方です。

トルクの単位

トルクに使用される国際測定システム単位(SI単位)は、ニュートンメートルまたはN * mです。ニュートンメートルはジュールと同じですが、トルクやエネルギーが機能しないため、すべての測定値はニュートンメートルで表す必要があります。トルクはギリシャ文字のタウで表されます。 τ 計算で。力の瞬間と呼ばれるとき、それは M。インペリアルユニットでは、ポンド-フォース-フィート(lb⋅ft)が表示される場合があります。

トルクの仕組み

トルクの大きさは、加えられる力の大きさ、軸が力が加えられるポイントに接続するレバーアームの長さ、および力ベクトルとレバーアーム間の角度に依存します。

距離はモーメントアームで、多くの場合rで示されます。これは、回転軸から力が作用する場所を指すベクトルです。より多くのトルクを生成するには、ピボットポイントからさらに力を加えるか、より多くの力を加える必要があります。アルキメデスが言ったように、十分に長いレバーで立つ場所が与えられれば、彼は世界を動かすことができた。ヒンジの近くにあるドアを押す場合、ヒンジから2フィート離れたドアノブで押すよりも、ドアを開くのに大きな力が必要です。

力ベクトルθ = 0°または180°の場合、力は軸上で回転しません。回転軸が同じ方向にあるため、回転軸から遠ざかるか、回転軸に向かって突きます。これら2つの場合のトルクの値はゼロです。

トルクを生成するための最も効果的な力ベクトルはθ = 90°または-90°。位置ベクトルに垂直です。回転を増やすために最大限の効果を発揮します。

トルクの右手の法則

トルクを扱う際の注意点は、ベクトル積を使用して計算されることです。トルクはそれによって生成される角速度の方向にあるため、角速度の変化はトルクの方向にあります。右手を使用して、力によって引き起こされる回転方向に手の指をカールすると、親指がトルクベクトルの方向を指します。

正味トルク

現実の世界では、トルクを引き起こすためにオブジェクトに複数の力が作用することがよくあります。正味トルクは、個々のトルクの合計です。回転平衡状態では、オブジェクトに正味のトルクはありません。個々のトルクが存在する場合がありますが、合計するとゼロになり、互いに相殺されます。

ソースと詳細情報

  • ジャンコリ、ダグラスC.「物理学:アプリケーションの原理」、第7版。ボストン:ピアソン、2016年。
  • ウォーカー、ジャール、デビッドハリデー、ロバートレズニック。 「Fundamentals of Physics」、第10版。ロンドン:John Wiley and Sons、2014年。


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