はじめに: ドアを開けたり、レンチでボルトを締めたりすると、オブジェクトが固定軸を中心に回転する力が加わります。私たちは経験を通じて、どこにどのように力が加えられるかが、力を使うときにどれだけの力が加えられるかと同じくらい重要であることを学びます.
このセッションでは、軸を中心に回転するオブジェクトのダイナミクスについて説明します。トルクと慣性モーメントの原理は、固定軸を使用して導入されます。この重要なアイデアにより、ドアをヒンジにバタンと閉めることがなぜ良くないのかをよりよく理解することができます.
トルクと慣性モーメント
直線力の回転に相当するものはトルクです。モーメント、力のモーメント、回転力、および回転効果としても知られています。これは、物体の回転運動を変化させる力の能力を示します。トルクとは、直線的な力が押したり引いたりするのと同じように、特定の軸を中心としたオブジェクトのねじれです。力の量と回転軸からの力の作用線の垂直距離の積は、トルク。トルクは 3 次元の疑似ベクトルです。点粒子の場合、位置ベクトル (距離ベクトル) と力ベクトルの外積がトルクになります。剛体のトルクの大きさは、適用される力、トルクが測定される位置と力の適用ポイントを結ぶレバー アーム ベクトル、および力とレバー アーム ベクトルの間の角度の影響を受けます。ニュートン メートル (Nm) は、トルクの SI 単位です。
トルクの式 T =F × r × sinθ
ここで、T はトルク、f は線形力、r は回転軸から線形力が適用される場所までの距離です。シータは f と r の間の角度です。
物体の慣性モーメントは、質量慣性モーメント、角質量、質量の 2 番目のモーメント、より正確には回転慣性としてよく知られており、回転軸の周りの望ましい角加速度に必要なトルクを決定する量です。 、質量が目的の加速に必要な力を決定するのと同じように。慣性モーメントは、断面の質量と、基準軸と断面の重心との間の距離の 2 乗の積として計算されます。
慣性モーメントは、システムの正味角運動量 L と主軸周りの角速度の比率です。すべての要素点質量の合計に、軸 k に対する垂直距離 r の 2 乗をそれぞれ掛けたものが、任意に形成された物体の慣性モーメントです。したがって、アイテムの慣性モーメントは、その質量の空間分布によって決まります。
一般に、有効半径 k は、特定の回転軸に依存し、軸の周りの慣性モーメントが等しいような値を持つ質量 m のオブジェクトに対して定義できます
角運動量が一定のままである場合、システムの角速度は、慣性モーメントが減少するにつれて増加する必要があります。フィギュア スケーターが伸ばした腕を引き寄せたり、ダイバーがダイビング中に体を丸めて回転させたりすると、これが起こります。
慣性モーメントは、角速度に抵抗する物体によって表される量であり、各粒子の質量と回転軸からの距離の 2 乗の積の合計です。別の言い方をすれば、回転軸の特定の角加速度に必要なトルクの量を決定する量です。角質量または回転慣性は、慣性モーメントの別名です。慣性モーメントの SI 単位は Kg m2 です
これは一般的に回転軸で表されます。それは主に、回転軸の周りの質量の分布によって決まります。 MOI は、選択した軸によって異なります。
慣性モーメントの公式は I =Σ mi ri .
トルクと慣性モーメントの関係
慣性モーメントは、各粒子の質量と回転軸からの距離の 2 乗の積として知られています。これは、角加速度に対する体の抵抗を表します。
つまり、回転軸の特定の角加速度に対して、どのくらいのトルクが必要かを示す量です。角質量または回転慣性は、慣性モーメントの別の用語です。慣性モーメントのSI単位はキログラム平方メートル(kgm2)です。
慣性モーメントを表すのに回転軸が広く使われています。回転軸周りの質量分布が主な決定要因です。選択した軸によって異なります。
慣性モーメントの公式は I =Σ mi ri .
トルクは、軸を中心にアイテムをねじる力です。フォースは、線形運動学でオブジェクトを加速させます。角加速度もトルクによって発生します。その結果、トルクは直線力の回転等価物として定義できます。
アイテムが回転するポイントは、回転軸として知られています。トルクは、モーメントや力のモーメントなど、さまざまな方法で表現できます。ニュートンメートルは、トルクの SI 単位 (Nm) です。
トルクの式 T =F × r × sinθ
結論
直線力の回転に相当するものはトルクです。モーメント、力のモーメント、回転力、および回転効果としても知られています。これは、物体の回転運動を変化させる力の能力を示します。トルクは、直線的な力が押したり引いたりするのと同じように、特定の軸を中心としたオブジェクトのねじれです。力の量と、回転軸から力の作用線までの垂直距離の積がトルクです。
