Moment obrotowy to obrotowe działanie siły.
Siła działająca poza osią może wytwarzać moment obrotowy. Moment jest równy sile pomnożonej przez prostopadłą odległość od osi do linii działania siły. Mierzy się go w niutonometrach (N·m).
Pchanie drzwi w pobliżu zawiasów daje mniejszy moment niż taka sama prostopadła siła przy klamce.
Odległość zmienia moment siły.
Przy ramieniu siły 0.2 m wytwarza 20 N·m. Przy 0.4 m ta sama siła wytwarza 40 N·m.
Te odległości to prostopadłe ramiona siły. Jeśli kierunek siły się zmienia, samo użycie pełnej długości dźwigni może dać błędny wynik.
Prędkość określa, jak szybko obraca się wał.
Prędkość obrotową często podaje się w obrotach na minutę (rpm). Prędkość kątowa wyraża ten sam ruch w radianach na sekundę (rad/s). Jeden obrót to 2π radianów.
Wał może obracać się szybko z niewielkim momentem lub powoli, przekazując znaczny moment. Ani sama prędkość, ani sam moment nie opisują jego mocy.
Moc mechaniczna łączy moment obrotowy i prędkość.
- Moment obrotowyDziałanie obrotowe w N·m.
- Prędkość kątowaObrót w rad/s.
- Moc na waleMoment obrotowy × prędkość kątowa, w watach.
60 rpm to jeden obrót na sekundę, czyli około 6.28 rad/s. Moc na wale wynosi około 126 W.
Utrzymywanie i poruszanie to różne zadania.
Nieruchomy hamulec może przeciwstawiać się momentowi bez przekazywania obrotowej mocy mechanicznej, ponieważ jego prędkość wynosi zero. Silnik wytwarzający moment przy zerowej prędkości nadal może pobierać moc elektryczną i wytwarzać ciepło.
Wciągarka windy musi zapewnić wymagany moment i prędkość w całym przejeździe. Wejściowa moc elektryczna obejmuje też straty; nie jest identyczna z użyteczną wyjściową mocą mechaniczną.
Bliższe spojrzenie
Podczas przejazdu ze zmienną prędkością część momentu przyspiesza elementy wirujące i połączone obciążenia. Moment może także przeciwstawiać się ruchowi, jak podczas hamowania. Znaki momentu i prędkości wskazują kierunek przekazywania energii.
Sprawdź swoją wiedzę
Czy dwukrotnie większy moment obrotowy zawsze oznacza dwukrotnie większą moc na wale?
Pokaż wyjaśnienie
Tylko jeśli prędkość kątowa pozostaje taka sama. Moc zależy zarówno od momentu obrotowego, jak i prędkości.
Dalsza lektura.
Lektura opcjonalna, pozwalająca dokładniej zgłębić tę lekcję.
- OpenStax: praca i moc w ruchu obrotowym
Sekcja 10.8 rozwija związek momentu obrotowego, prędkości kątowej i mocy. To bardziej matematyczne rozwinięcie: najpierw skup się na zależności mocy i rozwiązanych przykładach.