簡単な言葉で言えば、ある点に関する力のモーメントは、特定の点または軸を中心に回転する物体の能力の尺度として定義できます。これは、物体が力の方向に移動する傾向とは異なります。力のモーメントは、加えられた力が体の重心と同じ線上にない場合にのみ発生します。これは、物体の重心を通過する力が、どの軸にも沿って物体を回転させる傾向がないためです。したがって、モーメントは、その作用線に沿って等しく反対の力を持たない力によるものであると推測できます。
ここで適用する力はさまざまな物体を回転させるため、別の名前でトルクと呼びます。トルクは、線形力学 (線形運動) における力と同等と見なすこともできます。
トルクは直線運動の力と同等であるため、直線運動で力が果たすのと同じ役割も果たします。
トルクは、粒子に作用する力がピボットと呼ばれる軸を中心に粒子を回転させることができる量の尺度として定義できます。
力が大きいほど、オブジェクトの回転運動が大きくなります。
トルクはベクトル量です。つまり、大きさと定義された方向があります。ギリシャ文字では「タウ」で表されます。
トルクは、力と、力の作用線と回転点の間の垂直距離の積として定義することもできます。
[トルク =力 x 回転軸と力の適用点の間の垂直距離]
[この式から、トルクは力と垂直距離の外積であることがわかります。]
したがって、
=rf
=rfSin
[力と垂直距離の間の角度は次のとおりです]
ここでは 3 つのケースを展開できます。
ケース 1:θ が 0° の場合、Sin0 の値がゼロであるため、トルクはゼロに等しくなります。
ケース 2:θ が 180° の場合、Sin180 の値がゼロであるため、トルクは再びゼロに等しくなります
ケース 3:θ が 90° のとき、トルクは最大になります。sin 90=1 であるため、F と D の積に等しくなります。
すなわち =fd
トルクの SI 単位はニュートン メートル (Nm) です。
右手の法則を使用して、トルク ベクトルの方向を見つけることができます。指を r (力の回転点と適用点の距離) の方向に置き、それらを力の方向に曲げると、親指はトルク ベクトルの方向を指します。
回転平衡では、物体に作用するすべてのトルクの合計はゼロに等しく、これは単純に物体に正味のトルクがないことを意味します。
∑=0
トルクは次の 2 つの要因に依存します:
<オール>したがって、力の大きさと力の作用線間の垂直距離が大きいほど、力のモーメントが大きくなり、その回転効果が大きくなると推測できます。
適用される力と距離は、力のモーメントに正比例するとも言えます。
慣性モーメント:
角加速度に対する体の抵抗力を表す物理量です。また、粒子の質量と、回転軸と粒子の位置との間の距離の 2 乗との積の合計として定義することもできます。
慣性モーメントとトルクの関係
ニュートンの運動の第 1 法則によると、外力が作用しない限り、物体は静止したままです。
たとえば、扇風機、洗濯機、エアコンは、スイッチを入れないと動かない。つまり、電源ボタンをオンにするまで、それらは静止したままです。すべての回転する電化製品が静止したままであり、トルクが提供されると、回転質量 (慣性モーメント) を持つシステム内の各粒子が回転軸を中心に回転し始めることがわかります。これが、ニュートンの運動の第 1 法則によって、それらの間の関係を理解する方法です。
平行軸定理:-
それは、その軸に関する剛体の慣性モーメントは、その質量の中心を通る平行な軸に関する慣性モーメントと、物体の質量と 2 つの軸の間の垂直距離の 2 乗の総和との積に等しいと述べています。
垂直軸の定理:-
それは、その平面に垂直な軸を中心とした平面の慣性モーメントは、その平面内の任意の 2 つの相互に垂直な軸を中心とした慣性モーメントの合計に等しく、垂直軸が通過する点で互いに交差すると述べています。 /P>
重要なポイント:[力が物体を反時計回りに回転させる傾向がある場合、力のモーメントは正と見なされ、オブジェクトを時計回りに回転させる傾向がある場合は負と見なされます。]
結論:
力のモーメントは、物体が固定点を中心に円運動を起こす傾向です。回転効果と呼ばれる回転運動を引き起こすために発生する力について教えてくれます。オブジェクトがヒンジで固定され、力を加えると、オブジェクトの運動の回転状態に変化をもたらすトルクが生成されます。ドアを開けたり、シーソーに乗ったりするときなど、日常生活の中でトルクに遭遇します。
