Крутящий момент единицы измерения
Единицы измерения крутящего момента двигателей
В технических характеристиках двигателей и конструкций, оснащенных двигателями, постоянно фигурирует загадочный показатель нм, как единица измерения крутящего момента. Если с мощностью в лошадиных силах все понятно даже на интуитивном уровне, лошадь – она и есть лошадь, то здесь могут возникнуть некоторые затруднения.
Архимедов рычаг
Широко известный ученый Архимед как-то изрек знаменитую фразу: «Дайте мне рычаг, и я переверну Землю». Можно сказать, что именно эта фраза и послужила началом рождения показателя единицы измерения крутящего момента. Как известно, планета Земля несколько тяжеловата для того, чтобы человек, даже такой уважаемый и известный, как Архимед, мог ее перевернуть. Ключ – это использование рычага, позволяющего на порядки увеличивать силу воздействия на объект. Рычаг представляет собой фактически любой предмет, способный свободно вращаться вокруг точки опоры. Если точка опоры находится ровно в середине рычага, при приложении одинаковых усилий с каждого конца рычага вся конструкция будет стоять на месте. Ситуация изменится лишь при смещении точки опоры в одну из сторон. Лучше всего это видно на приведенном ниже рисунке.
Оно крутится
Как видно, рычаг крутится вокруг точки опоры, совершая неполный оборот. Соотношение прикладываемой силы к длинному плечу рычага и получаемого усилия на коротком плече составляет основу единиц измерения крутящего момента. Соотношение это очень простое: усилия, помноженные на длину соответствующего плеча рычага, должны быть равны. Закон сохранения энергии работает всегда. Этот принцип действия можно распространить и на пару шестеренок разного диаметра, и вообще на любые взаимодействующие при помощи вращения агрегаты механизмов разных диаметров, представляющие собой, по сути, плечи условных рычагов.
Крутящий момент
Теперь можно взять вращающийся вал двигателя. Радиус вала двигателя – это условный рычаг, а при его вращении возникает сила, направленная перпендикулярно к оси вращения. Схематично это показано на следующем рисунке.
Здесь R – это радиус вала, а F – вектор силы, образуемой при вращении вала. Как и при обычном рычаге, их произведение (R*F) и будет моментом силы, или крутящим моментом. Поскольку, в соответствии с международной системой единиц, сила измеряется в ньютонах, а расстояние – в метрах, единицей измерения крутящего момента является ньютон-метр, или сокращенно – нм.
Однако имеются и другие обозначения. Иногда для измерения силы используют не ньютоны, а килограммы (кгс), тогда эту величину можно пересчитать в «классику» при помощи коэффициента. 1 кгс на метр равен 9,81 нм. В странах, не использующих метрическую систему, в качестве единицы измерения крутящего момента электродвигателя применяют фунтофут. Звучит непривычно, но тем не менее. 1 фунтофут равен 1,36 нм. Существует зависимость между мощностью, частотой оборотов и создаваемым крутящим моментом. Она очень простая. Мощность равна произведению частоты оборотов на крутящий момент, деленную на коэффициент. Коэффициент зависит от единиц измерения крутящего момента и других указанных величин.
Если речь идет о лошадиных силах, кгс на метр и оборотах в минуту, этот коэффициент равен 716,2, для нм и киловатт – 9549. В открытом доступе имеются соответствующие калькуляторы. В технических характеристиках обычно указывают крутящий момент, измеренный непосредственно на валу двигателя.
Торк-тестеры, измерители крутящего момента, торсиометры
Датчики и приборы для испытания крутящего момента Mark-10 это точные и многофункциональные изделия, которые идеально подходят для широкого диапазона применений. Все датчики и приборы для испытания крутящего момента фиксируют пиковый крутящий момент в обоих направлениях (по и против часовой стрелки) и позволяют выбирать единицы измерения крутящего момента. Величины крутящего момента лежат в диапазоне от 10 унций-силы на дюйм полной шкалы до 5000 фунтов-силы на дюйм, в зависимости от датчика или прибора для испытаний крутящего момента. Приборы можно эксплуатировать вручную или с Датчики и приборы для испытания крутящего момента Mark-10 это точные и многофункциональные изделия, которые идеально подходят для широкого диапазона применений. Все датчики и приборы для испытания крутящего момента фиксируют пиковый крутящий момент в обоих направлениях (по и против часовой стрелки) и позволяют выбирать единицы измерения крутящего момента. Величины крутящего момента лежат в диапазоне от 10 унций-силы на дюйм полной шкалы до 5000 фунтов-силы на дюйм, в зависимости от датчика или прибора для испытаний крутящего момента. Приборы можно эксплуатировать вручную или с испытательным стендом и зажимными креплениями, образуя законченное решение для испытания момента затяжки. Все датчики и приборы для испытания крутящего момента имеют маркировку CE. и Датчики и приборы для испытания крутящего момента Mark-10 это точные и многофункциональные изделия, которые идеально подходят для широкого диапазона применений. Все датчики и приборы для испытания крутящего момента фиксируют пиковый крутящий момент в обоих направлениях (по и против часовой стрелки) и позволяют выбирать единицы измерения крутящего момента. Величины крутящего момента лежат в диапазоне от 10 унций-силы на дюйм полной шкалы до 5000 фунтов-силы на дюйм, в зависимости от датчика или прибора для испытаний крутящего момента. Приборы можно эксплуатировать вручную или с испытательным стендом и зажимными креплениями, образуя законченное решение для испытания момента затяжки. Все датчики и приборы для испытания крутящего момента имеют маркировку CE., образуя законченное решение для испытания момента затяжки. Все датчики и приборы для испытания крутящего момента имеют маркировку CE.
Измерение крутящего момента в обоих направлениях. Диапазон измеряемой величины от 7 до
1150 Н•см (от 10 унций-силы дюйм до 100 фунтов-силы дюйм). Измерение в реальном времени и фиксация пиковых моментов. Доступно несколько серий: измерители крутящего момента крышек, вращающихся инструментов и универсальные измерители.
| |||||
| ✎ New thread | Private message | Name | Date | |||
| 26 | 682 | Bitches обращение Who are you calling a bitch? | qp | 16.02.2022 | 3:13 |
| 1 | 60 | Помогите, пожалуйста, с переводом тема: parachuting jump | lokilaufeyson | 28.02.2022 | 14:10 |
| 1 | 52 | Pat -pet питомец | Ci | 28.02.2022 | 14:34 |
| 154 | 3180 | OFF: Что с денюжкой делать? | 1 2 3 4 5 all | qp | 26.02.2022 | 2:02 |
| 11 | 461 | a dark threat | O2cat | 25.02.2022 | 3:20 |
| 2 | 130 | Инженер по автоматизации металлургических процессов | Рина Грант | 26.02.2022 | 21:11 |
| 2 | 83 | JR. Adapters | adelaida | 27.02.2022 | 15:45 |
| 902 | 16579 | Ошибки в словаре | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 all | 4uzhoj | 23.02.2021 | 13:36 |
| 2 | 120 | Iron out? | O2cat | 27.02.2022 | 3:13 |
| 6 | 551 | RF invasion in Ukraine | jaeger | 26.02.2022 | 14:00 |
| 13 | 146 | Провести чек/товар по кассе | Valentina1992 | 24.02.2022 | 16:34 |
| 21 | 634 | Народное выражение | Amor 71 | 24.02.2022 | 16:02 |
| 7 | 140 | Up to 75% lower | adelaida | 24.02.2022 | 23:27 |
| 43 | 943 | просьба модераторам | d. | 25.02.2022 | 13:49 |
| 5 | 167 | TRANQUILITY | m3m3 | 25.02.2022 | 13:47 |
| 14 | 725 | ОФФ Почему администрация м-трана это позволяет? | 10-4 | 24.02.2022 | 22:02 |
| 31 | 849 | Макросы для различных переводческих задач | 1 2 all | 'More | 16.02.2022 | 9:41 |
7.2: Классическая механика
Область классической механики включает изучение тел в движении, особенно физические законы, касающиеся тел, находящихся под воздействием сил. Большинство механических аспектов проектирования роботов тесно связано с концепциями из этой области. В данном блоке описываются несколько ключевых применяемых концепций классической механики.
СКОРОСТЬ - это мера того, насколько быстро перемещается объект. Обозначает изменение положения во времени (проще говоря, какое расстояние способен преодолеть объект за заданный период времени). Данная мера представлена в единицах расстояния, взятых в единицу времени, например, в количестве миль в час или футов в секунду.
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту). Когда измерения представлены в оборотах в минуту (RPM), речь идет о частоте вращения. Есть речь идет об об/мин автомобильного двигателя, это означает, что измеряется скорость вращения двигателя.
УСКОРЕНИЕ – Изменение скорости во времени представляет собой ускорение. Чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость. Если автомобиль развивает скорость от 0 до 60 миль в час за две секунды, в этом случае ускорение больше, чем когда он развивает скорость от 0 до 40 миль в час за тот же период времени. Ускорение - это мера изменения скорости. Отсутствие изменения означает отсутствие ускорения. Если объект движется с постоянной скоростью - ускорение отсутствует.
СИЛА - Ускорение является следствием воздействия сил, которые провоцируют изменение в движении, направлении или форме. Если вы нажимаете на объект, это означает, что вы прикладываете к нему силу. Робот ускоряется под воздействием силы, которую его колеса прикладывают к полу. Сила измеряется в фунтах или ньютонах.
Например, масса объекта воздействует на объект как сила вследствие гравитации (ускорение объекта в направлении центра Земли).
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ – Сила, направленная по кругу (вращение объекта), называется крутящим моментом. Крутящий момент - это вращающая сила. Если к объекту приложен крутящий момент, на границе первого возникает линейная сила. В примере с колесом, катящемся по земле, крутящий момент, приложенный к оси колеса, создает линейную силу на границе покрышки в точке ее контакта с поверхностью земли. Так и определяется крутящий момент - как линейная сила на границе круга. Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент). Крутящий момент измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние, например, фунто-дюймах или ньютон-метрах.
В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности. В этом случае, радиус колеса является расстоянием силы от центра вращения.
Сила = Крутящий момент/Радиус колеса
В примере с рукой робота, удерживающей объект, мы можем рассчитать крутящий момент, требуемый для поднятия объекта. Если объект обладает массой, равной 1 ньютону, а рука имеет длину 0,25 метра (объект располагается на расстоянии 0,25 метра от центра вращения), тогда
Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,25 метра = 0,25 ньютон-метров.
Это означает, что для удержания объекта в неподвижном положении, необходимо применить крутящий момент, равный 0,25 ньютон-метров. Чтобы переместить объект вверх, роботу необходимо приложить к нему крутящий момент, значение которого будет превышать 0,25 ньютон-метров, так как необходимо преодолеть силу гравитации. Чем больше крутящий момент робота, тем больше силы он прикладывает к объекту, тем больше ускорение объекта, и тем быстрее рука поднимет объект.
Пример 7.2
Пример 7.3
Для данных примеров, мы можем рассчитать крутящий момент, необходимый для подъем этих объектов.
Пример 7.2 - Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,125 метра = 0,125 ньютон-метров.
Для данного примера, длина рука равна половине длины руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза меньше. Значение длины руки пропорционально значению требуемого крутящего момента. При равных исходных характеристиках объекта, чем короче рука, тем меньший крутящий момент необходим для подъема.
Пример 7.3 - Крутящий момент = Сила * Расстояние = 1 ньютон х 0,5 метра = 0,5 ньютон-метров.
Для данного примера, длина рука равна удвоенной длине руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза больше.
Еще одна точка зрения относительно ограниченного крутящего момента в соединении руки робота заключается в следующем: более короткая рука сможет поднять объект большей массы, чем более длинная рука; однако, для первой доступная высота подъема объекта будет меньше, чем для второй.
Пример 7.4
Пример 7.5
Эти примеры иллюстрируют руку робота, поднимающую объекты разной массы. Какова взаимосвязь с требуемым количеством крутящего момента?
Пример 4 - Крутящий момент = Сила х Расстояние = ½ ньютона х 0,25 метра = 0,125 ньютон-метров.
Пример 5 - Крутящий момент = Сила х Расстояние = 2 ньютона х 0,25 метра = 0,5 ньютон-метров.
Эти примеры иллюстрируют уменьшение значения требуемого крутящего момента по мере снижения массы объекта. Масса пропорциональна крутящему моменту, необходимому для ее подъема. Чем тяжелее объект, тем больше крутящий момент, требуемый для его подъема.
Проектировщики роботов должны обратить внимание на ключевые взаимосвязи между значениями крутящего момента, длины руки и массы объекта.
РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы. Количество работы, требуемое для подъема объекта на высоту 20 дюймов, удваивается. Работа также понимается как изменение энергии.
МОЩНОСТЬ - Большинство людей полагает, что мощность является термином из области электрики, но мощность также относится и к механике.
Мощность - это количество работы в единицу времени. Насколько быстро кто-то может выполнить работу?
В робототехнике принято понимать мощность как ограничение, так как соревновательные робототехнические системы имеют ограничения в части выходной мощности. Если роботу требуется поднять массу в 2 ньютона (прилагая 2 ньютона силы), скорость подъема будет ограничиваться количеством выходной мощности робота. Если робот способен произвести достаточное количество мощности, он сможет быстро поднять объект. Если он способен произвести лишь малое количество энергии, подъем объекта будет производиться медленно (либо не будет производиться вообще!).
Мощность определяется как Сила, умноженная на Скорость (насколько быстро выполняется толчок при постоянной скорости), и обычно выражается в Ваттах.
Мощность [Ватты] = Сила [Ньютоны] х Скорость [Метры в секунду]
1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда
Как это применяется в соревновательной робототехнике? К проектам роботов применяются определенные ограничения. Проектировщики соревновательных роботов, использующие систему проектирования VEX Robotics Design, также должны учитывать физические ограничения, связанные с применением электромоторов. Электромотор обладает ограниченной мощностью, поэтому он может производить только определенное количество работы с заданной скоростью.
Примечание: все перспективные концепции имеют базовое описание. Более глубоко обсуждать эти физические свойства учащиеся будут в процессе обучения в ВУЗах, если выберут область STEM в качестве направления обучения.
В чем измеряется вращающий момент
Вращающий момент - это... Что такое Вращающий момент?
Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.
Момент силы приложенный к гаечному ключу
Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе
Момент силы
В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:
где — сила, действующая на частицу, а — радиус-вектор частицы!
Предыстория
Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.
Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.
Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .
Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .
Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .
В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно
Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .
Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .
Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .
И теперь полная работа записывается очень просто или .
Единицы
Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически
,где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.
Специальные случаи
Формула момента рычага
Момент рычага
Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:
τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУПроблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален
= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУСила под углом
Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой
Статическое равновесие
Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.
Момент силы как функция от времени
Момент силы — производная по времени от момент импульса,
,где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.
,То есть если I постоянная, то
,где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.
Отношение между моментом силы и мощностью
Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.
= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬВ системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.
Отношение между моментом силы и работой
= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛВ системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.
Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .
Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:
= МОМЕНТ СИЛЫ * *Момент силы относительно точки
Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и OF, на вектор силы :
.
Момент силы относительно оси
Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.
Единицы измерения
Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.
Измерение момента
На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).
См. также
- Момент инерции
- Момент импульса
- Теорема Вариньона
Wikimedia Foundation. 2010.
Момент силы: определения, единица измерения, примеры, относительно оси и точки
В статье мы расскажем про момент силы относительно точки и оси, определения, рисунки и графики, какая единица измерения момента силы, работа и сила во вращательном движении, а также примеры и задачи.
Момент силы представляет собой вектор физической величины, равный произведению векторов плеча силы (радиус-вектор частицы) и силы, действующей на точку. Силовой рычаг представляет собой вектор, соединяющий точку, через которую проходит ось вращения твердого тела с точкой, к которой приложена сила.
где: r — плечо силы, F — сила приложенная на тело.
Направление вектора силы момента всегда перпендикулярно плоскости, определяемой векторами r и F.
Главный момент — любая система сил на плоскости относительно принятого полюса называется алгебраическим моментом момента всех сил этой системы относительно этого полюса.
Во вращательных движениях важны не только сами физические величины, но и то, как они расположены относительно оси вращения, то есть их моменты. Мы уже знаем, что во вращательном движении важна не только масса, но и момент инерции. В случае силы, ее эффективность для запуска ускорения определяется способом приложения этой силы к оси вращения.
Взаимосвязь между силой и способом ее применения описывает МОМЕНТ СИЛЫ. Момент силы — это векторное произведение силового плеча R на вектор силы F:
Как в каждом векторном произведении, так и здесь
Следовательно, сила не будет влиять на вращение, когда угол между векторами силы F и рычагом R равен 0o или 180o. Каков эффект применения момента силы М?
Мы используем второй Закон движения Ньютона и связь между канатом и угловой скоростью v = Rω в скалярной форме, действительны, когда векторы R и ω перпендикулярны друг другу
Умножив обе части уравнения на R, получим
Поскольку mR 2 = I, мы заключаем, что
Вышеуказанная зависимость справедлива и для случая материального тела. Обратите внимание, что в то время как внешняя сила дает линейное ускорение a, момент внешней силы дает угловое ускорение ε.
Единица измерения момента силы
Основной мерой измерения момента силы в системной координате СИ является: [M]=Н•м
В СГС: [M]=дин•см
Работа и сила во вращательном движении
Работа в линейном движении определяется общим выражением,
но во вращательном движении,
а следовательно
Исходя из свойств смешанного произведения трех векторов, можно записать
Поэтому мы получили выражение для работы во вращательном движении:
Мощность во вращательном движении:
Момент силы пример и решение задач относительно точки
Найдите момент силы, действующей на тело в ситуациях, показанных на рисунках ниже. Предположим, что r = 1m и F = 2N.
а) поскольку угол между векторами r и F равен 90°, то sin(a)=1: M = r • F = 1м • 2N = 2Н • м
б) потому что угол между векторами r и F равен 0°, поэтому sin(a)=0:
M = 0да направленная сила не может дать точке вращательное движение.
c) поскольку угол между векторами r и F равен 30°, то sin(a)=0.5:
M = 0,5 r • F = 1Н • м.Таким образом, направленная сила вызовет вращение тела, однако ее эффект будет меньше, чем в случае a).
Момент силы относительно оси
Предположим, что данные являются точкой O (полюс) и мощность P. В точке O мы принимаем начало прямоугольной системы координат. Момент силы Р по отношению к полюсным O представляет собой вектор М из (Р), (рисунок ниже).
Любая точка A на линии P имеет координаты (xo , yo , zo ). Вектор силы P имеет координаты Px , Py, Pz. Комбинируя точку A (xo, yo, zo ) с началом системы, мы получаем вектор p. Координаты вектора силы P относительно полюса O обозначены символами Mx, My, Mz. Эти координаты могут быть вычислены как минимумы данного определителя, где ( i, j, k) — единичные векторы на осях координат (варианты): i, j, k
После решения определителя координаты момента будут равны:
Координаты вектора моментов Mo (P) называются моментами силы относительно соответствующей оси. Например, момент силы P относительно оси Oz окружает шаблон:
Mz = Pyxo — Pxyo
Этот паттерн интерпретируется геометрически так, как показано на рисунке ниже.
На основании этой интерпретации момент силы относительно оси Oz можно определить, как момент проекции силы P на перпендикуляр оси Oz относительно точки проникновения этой плоскости осью. Проекция силы P на перпендикуляр оси обозначена Pxy, а точка проникновения плоскости Oxy — осью Oс символом O.Из приведенного выше определения момента силы относительно оси следует, что момент силы относительно оси равен нулю, когда сила и ось равны, в одной плоскости (когда сила параллельна оси или когда сила пересекает ось).
Используя формулы на Mx, My, Mz, мы можем рассчитать значение момента силы P относительно точки O и определить углы, содержащиеся между вектором M и осями системы:
Если сила лежит в плоскости Oxy, то zo = 0 и Pz = 0 (см. Рисунок ниже).
Момент силы P по отношению к точке (полюсу) O составляет: Mx = 0, My = 0, Mo (P) = Mz = Pyxo — Pxyo.
Метка крутящего момента: плюс (+) — вращение силы вокруг оси O по часовой стрелке,
минус (-) — вращение силы вокруг оси O против часовой стрелки.
comments powered by HyperComments Оценки статьи: (2 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...Крутящий момент: что такое, формула и в чем измеряется
Мощность двигателя – важнейший его показатель. Как в плане эксплуатации, так и в плане начисления налогов на авто. Крутящий момент нередко путают с мощностью или упускают его из виду в процессе оценки ходовых качеств авто. Многие упрощают автомобиль, считая, что большое количество лошадиных сил – главное преимущество любого мотора. Однако, вращающий момент – более важный показатель. Особенно, если автомобиль не предполагается использовать в качестве спортивного.
Что такое крутящий момент
Крутящим моментом называют единицу силы, которая необходима для поворота коленчатого вала ДВС. Эта не «лошадиная сила», которой должна обозначаться мощность.
ДВС вырабатывает кинетическую энергию, вращая таким образом коленвал. Показатель мощности двигателя (сила давления) зависит от скорости сгорания топлива. Крутящий момент – результат от действия силы на рычаг. Эта сила в физике считается в ньютонах. Длина плеча коленвала считается в метрах. Поэтому обозначение крутящего момента – ньютон-метр.
Технически, крутящий момент – это усилие, которое должно осуществляться двигателем для разгона и движения машины. При этом сила, оказывающая действие на поршень, пропорциональна объему двигателя.
Маховик – одна из важнейших деталей, которая должна через редуктор передавать вращательный момент от мотора к коробке передач, от стартера на коленвал, от коленвала на нажимной диск. Собственно, крутящий момент – итог давления на шатун.
Формула расчета крутящего момента
Показатель КМ рассчитывается так: мощность (в л. с.) равно крутящий момент (в Нм) умножить на обороты в минуту и разделить на 5,252. При меньших чем 5,252 значениях крутящий момент будет выше мощности, при больших – ниже.
В пересчете на принятую в России систему (кгм – килограмм на метр) – 1кг = 10Н, 1 см = 0,01м. Таким образом 1 кг х см = 0,1 Н х м. Посчитать вращательный момент в разных системах измерений ньютоны/килограммы и т.д. поможет конвертер – в практически неизменном виде он доступен на множестве сайтов, с его помощью можно определять данные по практически любому мотору.
График:
На графике изображена зависимость крутящего момента двигателя от его оборотов
От чего зависит крутящий момент
На КМ будут влиять:
- Объем двигателя.
- Давление в цилиндрах.
- Площадь поршней.
- Радиус кривошипа коленвала.
Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.
Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.
Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.
На что влияет крутящий момент
Главная цель КМ – набор мощности. Часто мощные моторы обладают низким показателем КМ, поэтому не способны разогнать машину достаточно быстро. Особенно это касается бензиновых двигателей.
ВАЖНО! При выборе авто стоит рассчитать оптимальное соотношение вращательного момента с количеством оборотов, на которых чаще всего мотор будет работать. Если держать вращательный момент на соответствующем уровне, это позволит оптимально реализовать потенциал двигателя.
Высокий КМ также может влиять на управляемость машины, поэтому при резком увеличении скорости не лишним будет использование системы TSC. Она позволяет точнее направлять авто при резком разгоне.
Широко распространенный 8-клапанный двигатель ВАЗ выдает вращательный момент 120 (при 2500-2700 оборотах). Ручная коробка или АКПП стоит на машине – не принципиально. При использовании КПП немаловажен опыт водителя, на автоматической коробке плавный старт обеспечивает преобразователь.
Как увеличить крутящий момент
Увеличение рабочего объема. Чтобы повышать КМ используются разные методы: замена установленного коленвала на вал с увеличенным эксцентриситетом (редко встречающаяся запчасть, которую трудно находить) или расточка цилиндров под больший диаметр поршней. Оба способа имеют свои плюсы и минусы. Первый требует много времени на подбор деталей и снижает долговечность двигателя. Второй, увеличение диаметра цилиндров с помощью расточки, более популярен. Это может сделать практически любой автосервис. Там же можно настроить карбюратор для повышения КМ.
Изменение величины наддува. Турбированные двигатели позволяют достичь более высокого показателя КМ благодаря особенностям конструкции – возможности отключить ограничения в блоке управления компрессором, который отвечает за наддув. Манипуляции с блоком позволят повысить объем давления выше максимума, указанного производителем при сборке автомобиля. Способ можно назвать опасным, поскольку у каждого двигателя есть лимитированный запас нагрузок. Кроме того, часто требуются дополнительные усовершенствования: увеличение камеры сгорания, приведение охлаждения в соответствие повышенной мощности. Иногда требуется отрегулировать впускной клапан, иногда – сменить распредвал. Может потребоваться замена чугунного коленвала на стальной, замена поршней.
Изменение газодинамики. Редко используемый вариант, поскольку двигатель – сложная конструкция, созданием которого занимаются профессионалы. Теоретически можно придумать, как убрать ограничения, заложенные конструкторами для увеличения срока эксплуатации двигателя и его деталей. Но на практике, если убрать ограничитель, результат не гарантирован, поскольку поменяются все характеристики: например, динамика вырастет, но шина не будет цепляться за дорогу. Чтобы усовершенствовать двигатель такие образом надо быть не просто автомобильным конструктором, но и математиком, физиком и т.д.
ВАЖНО! Простой способ повысить КМ – использовать масляный фильтр. Он снизит засорение двигателя и продлит срок эксплуатации всех деталей.
Определение крутящего момента на валу
Для измерения крутящего момента на валу автомобильного двигателя применяется множество методик. Это может быть показатель подачи топлива, температуры выхлопных газов и т.д. Такие методы не гарантируют высокой точности.
Распространенный метод повышенной точности – применение тензометрического моста. На вал крепятся тензометры, электрически соединенные по мостовой схеме. Сигнал передается на считывающее устройство.
Измеритель крутящего момента
Главная сложность в измерителе крутящего момента, использующего тензометры, является точность передачи данных. Применявшиеся ранее контактные, индукционные и светотехнические устройства не гарантировали необходимой эффективности. Сейчас данные передаются по цифровым радиоканалам. Измеритель представляет собой компактный радиопередатчик, который крепится на вал и передает данные на приемник.
Сейчас такие устройства доступны по стоимости и просты в эксплуатации. Применяются в основном в СТО.
Датчик крутящего момента
Аналогичные устройства, измеряющие КМ, в автомобиле могут быть установлены не только на коленвал, но и на рулевое колесо. Он ставится на модели машин с электроусилителем руля и позволяет отслеживать работу системы управление автомобилей. При выходе датчика из строя, усилитель, как правило, отключается.
Максимальный крутящий момент
Максимальным называется крутящий момент, представляющий пик, после которого момент не растет, несмотря на количество оборотов. На малых оборотах в цилиндре скапливается большой объем остаточных газов, в результате чего показатель КМ значительно ниже пикового. На средних оборотах в цилиндры поступает больше воздуха, процент газов снижается, крутящий момент продолжает расти.
При высоких оборотах растут потери эффективности: от трения поршней, инерционных потерь в ГРМ, разогрева масла и т.д. будет зависеть работа мотора. Поэтому рост качества работы двигателя прекращается или само качество начинает снижаться. Максимальный крутящий момент достигнут и начинает снижаться.
В электродвигателях максимальный вращательный момент называется «критический».
Таблица марок автомобилей с указанием крутящего момента:
| Модели автомобиля ВАЗ | Крутящий момент (Нм, разные марки двигателей) | |
| 2107 | 93 – 176 | |
| 2108 | 79-186 | |
| 2109 | 78-118 | |
| 2110 | 104-196 | |
| 2112 | 104-162 | |
| 2114 | 115-145 | |
| 2121 (Нива) | 116-129 | |
| 2115 | 103-132 | |
| 2106 | 92-116 | |
| 2101 | 85-92 | |
| 2105 | 85-186 | |
| Двигатели ЗМЗ | ||
| 406 | 181,5-230 | |
| 409 | 230 | |
| Других популярные в России марки автомобилей | ||
| Ауди А6 | 500-750 | |
| БМВ 5 | 290-760 | |
| Бугатти Вейрон | 1250-1500 | |
| Дэу Нексия | 123-150 | |
| КАМАЗ | ~650-2000+ | |
| Киа Рио | 132-151 | |
| Лада Калина | 127-148 | |
| Мазда 6 | 165-420 | |
| Мицубиси Лансер | 143-343 | |
| УАЗ Патриот | 217-235 | |
| Рено Логан | 112-152 | |
| Рено Дастер | 156-240 | |
| Тойота Королла | 128-173 | |
| Хендай Акцент | 106-235 | |
| Хендай Солярис | 132-151 | |
| Шевроле Каптив | 220-400 | |
| Шевроле Круз | 118-200 |
Какому двигателю отдать предпочтение
Сегодня множество моделей производители оснащают разными типами моторов: бензиновым или дизельным. Эти модели идентичны только по цене и другим характеристикам.
Из-за разных типов мотора одна и та же модель может отличаться по показателям мощности мотора и крутящему моменту, при этом разница может быть значительной.
Бензиновый двигатель
Бензиновый двигатель формирует воздушно-топливную смесь, заполняющую цилиндр. Температура внутри него поднимается до примерно 500 градусов. У таких моторов номинальный коэффициент сжатия составляет порядка 9-10, реже 11 единиц. Поэтому, когда происходит впрыск необходимо использование свечей зажигания.
Дизельный двигатель
В цилиндрах работающего на дизеле движка коэффициент сжатия смеси может достигать показателя в 25 единиц, температура – 900 градусов. Поэтому смесь зажигается без использования свечи.
Электродвигатель
Автомобильный трехфазный асинхронный электродвигатель работает по совершенно другим законам, поэтому его мощность и КМ отличаются от традиционных кардинально. Электромотор состоит из ротора и статора, кратность которых позволяет выдавать пиковый КМ (600 Нм) на любой скорости. При этом мощность электродвигателя, например, у Теслы, составляет 416 л. с.
Чтобы ответить на вопрос – дизельный, бензиновый или электродвигатель лучше, надо сначала исключить третий вариант, поскольку электродвигатели пока не так распространены, как первые два типа.
ВАЖНО! Что касается выбора между бензиновым и дизельным двигателями, они в первую очередь отличаются мощностью и крутящим моментом. На практике это означает, что при одинаковом объеме двигателя дизельный быстрее разгоняется, а бензиновый позволяет давать более высокую скорость.
Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.
Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения
Чем выше показатель крутящего момента – тем быстрее двигатель набирает мощность. Таким образом, вырастет скорость движения. На практике это означает, что, например, во время разгона крутящий момент позволит быстрее обогнать едущий впереди автомобиль.
Чтобы улучшить разгон автомобиля за счет изменения момента вращения, достаточно повысить показатели последнего. Как это сделать – описано выше.
Зависимость мощности от крутящего момента
Крутящий момент, как говорилось выше, это показатель того, с какой скоростью двигатель может набирать обороты. По сути, мощность мотора – прямая производная от КМ на коленвале. Чем больше оборотов – тем выше показатель мощности.
Зависимость мощности от вращательного момента выражается формулой: Р = М*n (Р – мощность, М – крутящий момент, n – количество оборотов коленвала/мин).
Единицы измерения момента силы
Программа КИП и А
Момент силы, крутящий момент, вращательный (вращающий момент) - векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора, проведённого от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело. Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н·м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.
В метрологии и в приборах КИП и А, шкалы могут быть также проградуированы в других единицах.
Система СИ и внесистемные единицы
- 1 Ньютон на метр [Н·м][N·m] = 1 Н·м
- 1 Ньютон на сантиметр [Н·см][N·cm] = 0.01 Н·м
- 1 Дина на метр [дин·м][dyn·m] = 0.00001 Н·м
- 1 Дина на сантиметр [дин·см][dyn·cm] = 0.0000001 Н·м
- 1 Килограмм силы на метр [кгс·м][kgf·m] = 9.80665 Н·м
- 1 Килограмм силы на сантиметр [кгс·см][kgf·cm] = 0.0980665 Н·м
- 1 Грамм силы на метр [гс·м][gf·m] = 0.00980665 Н·м
- 1 Грамм силы на сантиметр [гс·см][gf·cm] = 0.0000980665 Н·м
США и Британия
В виду того, что в некоторых англоязычных странах вес и длина измеряются в национальных единицах, то и момент силы может измеряться в отличных от системы СИ единицах.
- 1 Длинная (британская) тонна-сила на фут [tf·ft] = 3037.03220426234 Н·м
- 1 Короткая (американская) тонна-сила на фут [tf·ft] = 2711.6358966628 Н·м
- 1 Фунт-сила на фут [lbf·ft] = 1.35581794833 Н·м
- 1 Фунт-сила на дюйм [lbf·in] = 0.11298482903 Н·м
- 1 Унция-сила на дюйм [ozf·in] = 0.00706155181 Н·м
Перевод единиц измерения Крутящего момента. Единицы момента силы, единицы вращательного момента, единицы вертящего момента, единицы вращающего момента. Таблица.
| Проект Карла III Ребане и хорошей компании | Раздел недели: Фланцы по ГОСТ, DIN (EN 1092-1) и ANSI (ASME) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Алфавиты, номиналы, единицы / / Перевод единиц измерения величин. Перевод единиц измерения физических величин. Таблицы перевода единиц величин. Перевод химических и технических единиц измерения величин. Величины измерения. Таблицы соответствия величин. / / Перевод единиц измерения Крутящего момента. Единицы момента силы, единицы вращательного момента, единицы вертящего момента, единицы вращающего момента. Таблица.
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. |
Вращательный момент - это... Что такое Вращательный момент?
Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.
Момент силы приложенный к гаечному ключу
Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе
Момент силы
В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:
где — сила, действующая на частицу, а — радиус-вектор частицы!
Предыстория
Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.
Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.
Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .
Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .
Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .
В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно
Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .
Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .
Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .
И теперь полная работа записывается очень просто или .
Единицы
Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически
,где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.
Специальные случаи
Формула момента рычага
Момент рычага
Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:
τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУПроблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален
= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУСила под углом
Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой
Статическое равновесие
Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.
Момент силы как функция от времени
Момент силы — производная по времени от момент импульса,
,где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.
,То есть если I постоянная, то
,где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.
Отношение между моментом силы и мощностью
Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.
= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬВ системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.
Отношение между моментом силы и работой
= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛВ системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.
Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .
Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:
= МОМЕНТ СИЛЫ * *Момент силы относительно точки
Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и OF, на вектор силы :
.
Момент силы относительно оси
Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.
Единицы измерения
Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.
Измерение момента
На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).
См. также
- Момент инерции
- Момент импульса
- Теорема Вариньона
Wikimedia Foundation. 2010.
15.Вращательное движение. Момент силы и момент импульса.
Враща́тельное движе́ние — вид механического движения. При вращательном движении абсолютно твёрдого тела его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами. Ось вращения в данной системе отсчёта может быть как подвижной, так и неподвижной. Например, в системе отсчёта, связанной с Землёй, ось вращения ротора генератора на электростанции неподвижна.
Кинетические характеристики:
Вращение твердого тела, как целого характеризуется углом , измеряющегося в угловых градусах или радианах, угловой скоростью (измеряется в рад/с)и угловым ускорением(единица измерения — рад/с²).
При равномерном вращении (T оборотов в секунду):
Частота вращения — число оборотов тела в единицу времени.-
,
Период вращения — время одного полного оборота. Период вращения T и его частота связаны соотношением .
Линейная скорость точки, находящейся на расстоянии R от оси вращения
Угловая скорость вращения тела
Момент силы (синонимы: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент) — векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора (проведённого от оси вращения к точке приложения силы — по определению), на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.
Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н·м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м. Сила приложена к концу рычага и направлена перпендикулярно ему.
Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения. Величина, зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена относительно оси вращения и с какой скоростью происходит вращение. Момент импульса замкнутой системы сохраняется
Зако́н сохране́ния моме́нта и́мпульса (закон сохранения углового момента) — один из фундаментальных законов сохранения. Математически выражается через векторную сумму всех моментов импульса относительно выбранной оси для замкнутой системы тел и остается постоянной, пока на систему не воздействуют внешние силы. В соответствии с этим момент импульса замкнутой системы в любой системе координат не изменяется со временем.
Закон сохранения момента импульса есть проявление изотропности пространства относительно поворота.
16.Уравнение динамики вращательного движения. Момент инерции.
Основное уравнение динамики вращательного движения материальной точки - угловое ускорение точки при ее вращении вокруг неподвижной оси пропорционально вращающему моменту и обратно пропорционально моменту инерции.
М = E*J или E = M/J
Сравнивая полученное выражение со вторым законом Ньютона с поступательным законом, видим, что момент инерции J является мерой инертности тела во вращательном движении. Как и масса величина аддитивная.
Момент инерции — скалярная (в общем случае — тензорная) физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости).
Единица измерения СИ: кг·м².Обозначение: I или J.
Различают несколько моментов инерции — в зависимости от многообразия, от которого отсчитывается расстояние точек.
Свойства момента инерции:
1.Момент инерции системы равен сумме момента инерции её частей.
2.Момент инерции тела является величиной, иманентно присущей этому телу.
Момент инерции твердого тела - это велина, характеризующая распределение массы в теле и являющаяся мерой инертности тела при вращательном движении.
Формула момента инерции:
Теорема Штейнера:
Момент инерции тела относительно какой-либо оси равен моменту инерции относительно параллельной оси, проходящей через центр инерции, сложенной с величиной m*(R*R), где R - расстояние между осями.
Моментом инерции механической системы относительно неподвижной оси («осевой момент инерции») называется величина Ja, равная сумме произведений масс всех n материальных точек системы на квадраты их расстояний до оси:
Осевой момент инерции тела Ja является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.
Центральный момент инерции (или момент инерции относительно точки O) — это величина
.
Сила/вращающий момент - 2014 - Справка по SOLIDWORKS
Параметр PropertyManager Сила/Вращающий момент используется в исследованиях конструкций для приложения сил, моментов или крутящих моментов с равномерным распределением к граням, кромкам, справочным точкам, вершинам и балкам в любом направлении.
Для доступа к параметру Сила/Вращающий в PropertyManager выполните одно из следующих действий.
Тип
Установка типа прилагаемой силы. Сведения о приложении силы или вращающего момента см. в разделе "Сила/вращающий момент" PropertyManager (для балок).
| Сила | ||
| Вращающий момент | ||
|
||
| Грань, Кромка, Плоскость, Оси для направления | Определите объект для указания направления выбранной нагрузки. Действительные объекты зависят от типа нагрузки следующим образом:
В сборке можно использовать справочную геометрию из сборки или ее компонентов (деталей или узлов сборки). |
| Единицы измерения | Устанавливает единицы измерения для ввода числовых значений силы/момента/вращающего момента. Доступные единицы: СИ, Английская ((IPS) и Метрическая (G). |
Сила/нормальная сила/вращающий момент.
Установка значений составляющих силы, нормальной силы или вращающего момента.
| Выбранное направление | При выборе параметра Выбранное направление вводные данные пользователя зависят от выбранного объекта для направления следующим образом. | |
| Нормаль | При выборе Приложить нормальную силу укажите значение силы. | |
| Вращающий момент | При выборе Вращающий момент, укажите значение момента.
Если при применении к грани вращающего момента в качестве опорного направления используется ось, которая не являтся осью симметрии (или которая не параллельна плоскости симметрии), в результате может возникнуть неуравновешенная сила. Убедитесь, что неуравновешенная результирующая сила имеет достаточно небольшую величину и ею можно пренебречь. |
|
| На объект | Прикладывает силу или вращающий момент к выбранному объекту. | |
| Всего | Прикладывает общую силу или вращающий момент между выбранными объектами. В определении силы или вращающего момента выбранные элементы должны быть одного типа (нельзя смешивать грани с кромками или вершинами). Общая сила равномерно распределятся по областям выбранных граней (или по длинам выбранных кромок). Если площадь грани 1 — A1, а площадь грани 2 — A2, доля общей силы, примененной к грани 1: F_total * [A1 / (A1+A2)], а к грани 2: F_total * [A2 / (A1+A2)]. |
Вариация со временем
В линейных и нелинейных динамических исследованиях можно определить зависящую от времени силу.
| Линейный | Для использования линейной кривой времени по умолчанию, проходящей через точки (0,0) и (tконечн., Pзнач.). Где Рзнач. является давлением, заданным в поле Значение давления, а tконечн. – Время окончания, заданное на вкладке Решение диалогового окна Нелинейное. |
| Кривая | Используется определенная пользователем кривая времени. Нажмите Редактировать для назначения или импортирования кривой времени. Значение давления в любой момент времени подсчитано умножением заданного значения давления на соответствующее значение Y кривой времени. |
| График | Отображает фактическое, зависящее от времени давление. |
Неравномерное распределение
Устанавливает параметры неравномерной силы, примененной к граням и кромкам оболочки.Установите флажок компонента для указания неравномерного распределения.
| Выберите систему координат | Выберите систему координат для определения неравномерной силы. | |
| Коэффициенты уравнения | Установка коэффициентов многочлена, описывающего пространственные отклонения силы в выбранной системе координат. |
| Выбранная система измерений | Единицы X и Y | Единицы значения |
|---|---|---|
| СИ | м (метры) | Н (ньютоны) |
| Метрическая (MKS) | дюйм (дюймы) | фунт (фунты) |
| Метрическая (G) | см (сантиметры) | кгс (килограмм силы) |
Настройки обозначения
Установка цвета и размера символов силы/вращающего момента
| Редактировать цвет | Выбирается цвет символов давления из цветовой палитры. | |
| Размер символа | Используйте поворотные стрелки для изменения размера символов давления. | |
| Отобразить предв. просмотр | Вкл/откл отображение символов давления. |
Примечания:
Неравномерное распределение силы определяется справочной системой координат и связанными коэффициентами многочлена второго порядка.
F(X,Y) = A + B*X + C*Y + D*X*Y + E*X^2 + F*Y^2
Где:
F(X,Y) = относительная величина силы, приложенной к точке с координатами x и y в выбранной системе координат.
X, Y = координаты точки относительно выбранной системы координат.
A, B, C, D, E и F – полиномиальные коэффициенты
* означает умножение
Введенное вами значение в поле силы является значением, применяемым к выбранным элементам, если сила не изменяет направление на противоположное на геометрическим объектам, к которому она приложена. Если сила изменяет направление по геометрическому объекту (грани или кромке), то значение приложенной силы равно сумме абсолютных значений сил, приложенных ко всем узлам на грани или кромке.
В отличие от применения переменного давления, полиномиальные коэффициенты A, B, C, D, E и F используются только для определения относительного распределения силы. Умножение всех коэффициентов на произвольное значение не изменит распределение или интенсивность силы.
Момент силы — как найти? В чем измеряется? Формулы
Сила: что это за величина
В повседневной жизни мы часто встречаем, как любое тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или замедляется, падает. В общем, чего только с разными телами в реальной жизни не происходит. Причиной любого действия или взаимодействия является сила.
- Сила — это физическая векторная величина, является мерой действия тела на другое тело.
Она измеряется в ньютонах — это единица измерения названа в честь Исаака Ньютона.
Сила — величина векторная. Это значит, что, помимо модуля, у нее есть направление. От того, куда направлена сила, зависит результат.
Вот стоите вы на лонгборде: можете оттолкнуться вправо, а можете влево — в зависимости от того, в какую сторону оттолкнетесь, результат будет разный. В данном случае результат выражается в направлении движения.
Плечо силы
Для начала давайте разберемся, что такое плечо силы — оно нам сегодня очень пригодится.
Представьте человека. Совершенно обычного. Если он совершенно обычный, у него точно будут плечи — без них получится уже какой-то инопланетянин. Если мы прочертим прямую вдоль линии плеча, а потом еще одну — вдоль линии руки — мы получим две пересекающиеся прямые. Угол между такими прямыми будет равен 90 градусов, а значит эти линии перпендикулярны.
Как анатомическое плечо перпендикулярно руке, так и в физике плечо перпендикулярно, только уже линии действия силы.
То есть перпендикуляр, проведенный от точки опоры до линии, вдоль которой действует сила — это плечо силы.
Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!
Рычаг
В каждом дворе есть качели, для которых нужны два качающихся (если в вашем дворе таких нет, посмотрите в соседнем). Большая доска ставится посередине на точку опоры. По сути своей, качели — это рычаг.
Рычаг — простейший механизм, представляющий собой балку, вращающуюся вокруг точки опоры.
Хорошо, теперь давайте найдем плечо этой конструкции. Возьмем правую часть качелей. На качели действует сила тяжести правого качающегося, проведем перпендикуляр от линии действия силы до точки опоры. Получилась, что плечо совпадает с рычагом, разве что рычаг — это вся конструкция, а плечо — половина.
Давайте попробуем опустить качели справа, тогда что получим: рычаг остался тем же самым по длине, но вот сместился на некоторый угол, а вот плечо осталось на том же месте. Если направление действия силы не меняется, как и точка опоры, то перпендикуляр между ними невозможно изменить.
| Правило равновесия рычага Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. F1, F2 — силы, действующие на рычаг l1, l2 — плечи этих сил |
Момент силы
При решении задач на различные силы нам обычно хватало просто сил. Сила действует всегда линейно (ну в худшем случае под углом), поэтому очень удобно пользоваться законами Ньютона, приравнивать разные силы. Это работало с материальными точками, но не будет так просто применяться к телам, у которых есть форма и размер.
Вот мы приложили силу к краю палки, но при этом не можем сказать, что на другом ее конце будут то же самое ускорение и та же самая сила. Для этого мы вводим такое понятие, как момент силы.
Момент силы — это произведение силы на плечо. Для определения физического смысла можно сказать, что момент — это вращательное действие.
| Момент силы M = Fl M — момент силы [Н*м] |
Для примера представьте, что вы забыли, как открывать двери. Стоите перед дверью и раздумываете, как легче это сделать.
Для начала приложим силу к краю двери — туда, где самый длинный рычаг. Открылась!
А что если толкнуть дверь ближе к креплению — там, где плечо намного короче? Для этого придется приложить силу большего значения.
Вывод: чтобы повернуть дверь, нужен крутящий момент определенного значения. Чем больше плечо силы, тем меньше значение силы, которую нужно приложить — и наоборот. Поэтому нам легче толкать дверь там, где плечо силы больше.
Похожая история с гаечным ключом. Чтобы закрутить гайку, нужно взяться за ручку подальше от гайки. За счет увеличения плеча мы уменьшаем значение силы, которую нужно приложить.
Расчет момента силы
Сейчас рассмотрим несколько вариантов того, как момент может рассчитываться. По идее просто нужно умножить силу на плечо, но поскольку мы имеем дело с векторами, все не так просто.
Если сила расположена перпендикулярно оси стержня, мы просто умножаем модуль силы на плечо.
Расстояние между точками A и B — 3 метра.
Момент силы относительно точки A:
МА=F×AB=F×3м
Если сила расположена под углом к оси стержня, умножаем проекцию силы на плечо.
Обратите внимание, что такие задания могут встретиться только у учеников не раньше 9 класса!
Момент силы относительно точки B:
MB=F×cos30×AB=F×cos30×3м
Если известно самое короткое расстояние от точки до линии действия силы, момент рассчитывается как произведение силы на это расстояние (плечо).
Момент силы относительно точки B:
MB=F×3м
Правило моментов
Вернемся к нашим баранам качелям. Силы, с которыми мы действуем на разные стороны этих качелей могут быть разными, но вот моменты должны быть одинаковыми.
Правило моментов говорит о том, что если рычаг не вращается, то сумма моментов сил, поворачивающих рычаг против часовой стрелки, равна сумме моментов сил, поворачивающих рычаг по часовой стрелке.
Это условие выполняется относительно любой точки.
| Правило моментов M1 + M2 +...+ Mn = M’1 + M’2 +...+ M’n M1 + M2 +...+ Mn — сумма моментов сил, поворачивающих рычаг по часовой стрелке [Н*м] M’1 + M’2 +...+ M’n — сумма моментов сил, поворачивающих рычаг против часовой стрелке [Н*м] |
Давайте рассмотрим этот закон на примере задач.
Задача 1
К левому концу невесомого стержня прикреплен груз массой 3 кг.
Стержень расположили на опоре, отстоящей от его левого конца на 0,2 длины стержня. Чему равна масса груза, который надо подвесить к правому концу стержня, чтобы он находился в равновесии?
Решение:
Одним из условий равновесия стержня является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно точки опоры. Момент, создаваемый левым грузом равен он вращает стержень против часовой стрелки. Момент, создаваемый правым грузом: — он вращает по часовой.
Приравнивая моменты, получаем, что для равновесия к правому концу стержня необходимо подвесить груз массой
M = m : 4 = 3 : 4 = 0,75 кг
Ответ: для равновесия к правому концу стержня необходимо подвесить груз массой 0,75 кг
Задача 2
Путешественник несёт мешок с вещами на лёгкой палке. Чтобы удержать в равновесии груз весом 80 Н, он прикладывает к концу B палки вертикальную силу 30 Н. OB = 80 см. Чему равно OA?
Решение:
По правилу рычага:
где FA и FB — силы, приложенные соответственно к точкам A и B. Выразим длину OA:
Ответ: расстояние ОА равно 30 см
Задача 3
Тело массой 0,2 кг подвешено к правому плечу невесомого рычага (см. рисунок). Груз какой массы надо подвесить ко второму делению левого плеча рычага для достижения равновесия?
Решение:
По правилу рычага
Отсюда
Ответ: Масса груза равна 0,3 кг
Задача 4 — a.k.a самая сложная задачка
Под действием силы тяжести mg груза и силы F рычаг, представленный на рисунке, находится в равновесии. Вектор силы F перпендикулярен рычагу, груз на плоскость не давит. Расстояния между точками приложения сил и точкой опоры, а также проекции этих расстояний на вертикальную и горизонтальную оси указаны на рисунке.
Если модуль силы F равен 120 Н, то каков модуль силы тяжести, действующей на груз?
Решение:
Одним из условий равновесия рычага является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно опоры рычага. Момент, создаваемый силой F, равен F*5 м и он вращает рычаг по часовой стрелке. Момент, создаваемый грузом относительно этой точки — mg*0,8 м, он вращает против часовой. Уточним, что 0,8 м — это расстояние от центра тяжести груза до опоры, т. е. перпендикуляр до оси вращения. Приравнивая моменты, получаем выражение для модуля силы тяжести
Ответ: модуль силы тяжести, действующей на груз равен 750 Н
Torque - что это такое и как пользоваться информацией?
Традиционный двигатель внутреннего сгорания работает с определенным уровнем эффективности и мощности, что возможно при соответствующей конструкции привода. При выборе модели для своего автомобиля, а также газонокосилки или электропилы большинство людей обращают внимание на мощность, время от времени анализируя другие технические параметры. Одним из них также является крутящий момент. Есть ли он и как его интерпретировать?
Что такое крутящий момент?
Физика — уникальная область, в которой любое явление, деятельность или работа могут быть переведены в значения и приведены в конкретных числах.Для обычного человека они загадочны и часто трудны для понимания. Как объяснить взаимосвязь между количеством лошадиных сил и возможностями привода? На самом деле лишь немногие знают, что название здесь не случайно. Его использовал сам Джеймс Уатт, который оценил среднюю работоспособность живой лошади и преобразовал ее в физическую величину, которая и есть текущая силовая лошадь.
Если бы вы спросили водителя, что это за значение, он бы точно не смог объяснить.Аналогично с крутящим моментом. Название вызывает ассоциации, не имеющие ничего общего с реальностью. По сути, крутящий момент — это физическая величина, определяющая силу, создаваемую двигателем во время его работы, и измеряемая на коленчатом валу. Единицей крутящего момента является ньютон-метр [Нм].
1 Ньютон-метр - что такое сила?
Понимание значения крутящего момента упрощается с визуализацией. Согласно основной формуле, он является результатом умножения двух величин — длины плеча и силы, создаваемой двигателем для перемещения вала.Сила выражается в ньютонах, а длина плеча в метрах. Следовательно, базовая единица 1 Нм эквивалентна выполнению работы (например, затяжка гайки) с усилием 1 Ньютон инструментом (например, гаечным ключом) длиной 1 м. Значение крутящего момента, на самом деле этот параметр зависит на обороты двигателя. Между ними существует прямо пропорциональная зависимость, а это значит, что с уменьшением частоты вращения двигателя уменьшается и крутящий момент.Аналогичная, хотя и не идентичная зависимость имеет место при увеличении числа оборотов двигателя. Крутящий момент также увеличивается, но это не продолжается вечно. Когда его значение достигает максимального уровня - оно начинает снижаться. Именно это верхнее предельное значение указывает на наивысший КПД двигателя.
Как интерпретировать значения крутящего момента?
Крутящий момент — важнейший параметр, характеризующий двигатель и его работу. Важно его максимальное значение, но еще важнее изменение значения вместе с ускорением оборотов двигателя.В моделях с турбонаддувом кривая быстро и динамично поднимается вверх, а затем долгое время остается на потолке. В незаряженных двигателях это увеличение происходит медленно и постепенно.
Зная крутящий момент двигателя, вы можете узнать, как быстро автомобиль отреагирует на добавление газа и каким будет ускорение. Это также показатель транспортных возможностей автомобиля. Высокий крутящий момент гарантирует плавность хода и быстрый запуск тяжелонагруженных и порожних автомобилей.Именно поэтому такие значения приняты двигателями строительных машин и грузовых автомобилей.
Стоит отметить, что крутящий момент не связан с мощностью двигателя. Даже если он будет в два раза выше, при том же крутящем моменте машина будет разгоняться одновременно. Поэтому при выборе двигателя для Сеата именно на эту величину следует обращать внимание.
.| Преобразователи единиц измерения крутящий момент
Преобразователи величин расстояние
Преобразователи величин инерция
|
Крутящий момент двигателя - что это такое, ед.
Что такое крутящий момент?
Крутящий момент двигателя определяется как сила, создаваемая двигателем, измеренная на коленчатом валу. Эта сила измеряется при вращательном движении. Как это считается? Формула крутящего момента на самом деле представляет собой произведение, в котором вы умножаете силу, создаваемую давлением газов, действующих на поршень, а второе значение представляет собой длину кривошипа коленчатого вала. Величина или величина крутящего момента, специфичная для каждого автомобиля, зависит в большей степени от первого фактора, т.е. силы, действующей на поршень.
Вы также можете встретить другое объяснение крутящего момента. Ее называют мерой физического взаимодействия, происходящего между телами: силой и плечом, на которое она действует.
Ньютон-метры или единицы измерения крутящего момента двигателя
Единицей измерения крутящего момента является ньютон-метр (Нм). Это мера силы, создаваемой двигателем внутреннего сгорания. Он интерпретируется таким образом, что при высоких значениях, достигаемых крутящим моментом, автомобиль легче преодолевает сопротивление, возникающее в момент трогания и движения автомобиля.
Почему на самом деле измеряется крутящий момент двигателя?
Почему следует проверять значение крутящего момента при покупке автомобиля? Приводной агрегат, которым является двигатель автомобиля, приводится во вращение, за которое отвечает коленчатый вал. Он должен преодолеть некоторое сопротивление и принять нагрузку. Различные механизмы и другие элементы автомобиля создают сопротивление в двигателе. Автомобиль может разгоняться только тогда, когда крутящий момент двигателя одновременно превышает сопротивление автомобиля.
Крутящий момент и мощность двигателя - что у них общего?
Термины крутящий момент, мощность двигателя и частота вращения двигателя связаны. Как? Мощность двигателя — это просто количество энергии, которое может быть получено в данную единицу времени. Выражается в киловаттах (кВт) или в лошадиных силах (л.с.). Чем больше максимальный крутящий момент, который может развить двигатель на высоких оборотах, тем автоматически больше максимальная мощность, которую может развить двигатель.
Оптимальная ситуация для вас как водителя, когда двигатель автомобиля постоянно поддерживает высокий крутящий момент во всем диапазоне оборотов. Это важно, потому что при вождении такого автомобиля при каждом нажатии на педаль газа вы сразу почувствуете ускорение автомобиля, а то и рывок вперед.
Крутящий момент и ускорение
Бензиновые двигатели с турбонаддувом в популярных легковых автомобилях рано развивают свой максимальный крутящий момент, делая вождение динамичным.Вы можете быстро отправиться в путь, например, на светофоре. К сожалению, городские автомобили обычно быстро теряют свой максимальный крутящий момент. Совершенно иначе обстоит дело со спортивными и высокопроизводительными моделями автомобилей, где двигатели рассчитаны на работу в диапазоне высоких оборотов. Максимальный крутящий момент приходится на верхний диапазон оборотов, благодаря чему двигатель лучше разгоняется и лучше адаптируется к условиям спортивной езды. Таким образом, крутящий момент и ускорение имеют много общего.
Какое практическое значение имеет крутящий момент двигателя?
На практике вам необходимо знать, что крутящий момент двигателя является мерой силы, которую можно получить с данным приводом. Вы можете определить способность автомобиля буксировать другой автомобиль с определенным весом. Крутящий момент и ускорение прямо пропорциональны друг другу. Если транспортное средство имеет высокий крутящий момент на высоких оборотах в сочетании с высокими оборотами двигателя, у него будет достаточно мощности для ускорения. Эта мощность отвечает за максимальную скорость, которую может развить транспортное средство.
Какой крутящий момент является хорошим?
Тип привода, установленного в автомобиле, на самом деле напрямую влияет на то, как выглядит так называемая кривая крутящего момента. В бензиновых двигателях, которыми комплектуются многие легковые автомобили, значение крутящего момента будет наименее благоприятным и находится в пределах 120-200 Нм. Максимальный крутящий момент доступен в узком диапазоне оборотов, поэтому наибольшую силу автомобиля вы сможете использовать даже в районе 5-6 тысяч.число оборотов в минуту.
Если у вас двигатель оснащен турбокомпрессором, то даже с небольшим объемом в районе 1 литра он сможет генерировать крутящий момент 160-200 Нм на 3-5 тыс. оборотов в минуту. Вы это почувствуете практически сразу, ведь машина будет динамично разгоняться и реагировать на нажатие педали газа.
Вы получите наибольшее значение крутящего момента в Нм при большем объеме двигателя и большем количестве воздуха, которое будет нагнетаться нагнетателем.
Турбированные дизельные двигатели показывают очень хорошую динамику. При относительно небольшом объеме цилиндров они могут выдавать порядка 230-300 Нм в диапазоне 1500-3500 об/мин.
.Крутящий момент
Момент силы — векторная физическая величина, равная произведению векторов плеча силы и силы . Плечо силы — это вектор, соединяющий точку, через которую проходит телесная ось вращения, с точкой, к которой присоединена сила.
где: - силовой рычаг, - силовой.
Направление вектора момента силы всегда перпендикулярно плоскости, определяемой векторами и.
Чтобы заменить векторное произведение в вышеприведенной формуле на обыкновенное произведение, значения векторов плеча силы и силы следует умножить на синус угла между ними:
1Н • м.
Момент силы играет во вращательном движении твердого тела ту же роль, что и сила при поступательном движении, потому что он изменяет угловой момент (меняет угловую скорость тела), точно так же, как сила изменяет импульс (меняет скорость тела).
Момент силы - пример .
Найдите момент силы, действующей на твердое тело в ситуациях, показанных на следующих рисунках. Предположим, что r = 1m и F = 2N.
a)
B)
B)
C)
C)
C)
C)a) , потому что угол между векторами I равен 90 °, так:
m = r • F = 1m • 2N = 2 N • m
б) так как угол между векторами i равен 0°, поэтому:
M = 0
Направленная таким образом сила не может придать телу оборот .
в) так как угол между векторами i равен 30°, значит:
M = 0,5 r • F = 1 Н • m
Направленная таким образом сила вызовет поворот тел у, однако его эффект будет меньше, чем в а).
.Момент силы - Medianauka.pl
Запомнить
Момент силы (вращательный) относительно точки О на оси вращения является векторным произведением движущего вектора (плеча силы) точки приложения силы и самой силы.
Для вращения твердого тела требуется приложение силы. Однако не всякая сила вызовет такое движение. Физической величиной, вызывающей вращение, является момент силы.
Момент силы F относительно точки O на оси вращения является векторным произведением вектора точки приложения силы и самой силы.Начало вектора находится в точке O.
Момент силы также называют иначе крутящим моментом , а вектором срабатывания является плечо силы .
Единицей крутящего момента является ньютон-метр (Нм).
Согласно определению векторного произведения значение вектора момента силы можно вычислить по формуле:
Угол α является мерой угла между векторами и .
Так как функция синуса имеет максимальное значение для угла 90°, значит, момент силы имеет наибольшее значение, когда сила действует перпендикулярно оси вращения.
Поскольку функция синуса равна 0 для угла 0°, это означает, что момент силы равен нулю, когда сила действует параллельно оси вращения.
Момент силы также становится равным нулю, когда сила приложена к оси вращения. в этом случае значение вектора r = 0.
Обратите внимание, что крутящий момент (крутящий момент) является вектором . Как определить смысл и направление этого вектора? Согласно определению векторного произведения результатом такого произведения является вектор, перпендикулярный векторной плоскости векторного произведения, а отдача определяется правилом правого винта .
На рисунке выше показано развитие момента силы. Сила приложена к краю шайбы. Силовое плечо показано вектором (начало этого вектора находится на оси вращения). Момент силы направлен вверх (по правилу правого винта). На рисунке также показано, как найти угол между векторами. Поскольку оба вектора имеют разные точки приложения, следует двигаться параллельно, чтобы начала обоих векторов совпадали.Только после этого мы отмечаем угол между этими векторами. Шайба будет вращаться против часовой стрелки.
Обратите внимание, что если сила действует по касательной к краю диска, то момент силы максимален (синус угла 90° является максимальным значением), а при приложении перпендикулярно момент силы не возникает (см. рисунок ниже) - диск не будет вращаться, а будет двигаться только вперед.
Другие темы этого урока
Динамика движения по окружности
На тело, испытывающее центростремительное ускорение, действует постоянная сила, направленная к центру окружности.Это центростремительная сила. В неинерциальной системе отсчета есть частный случай силы инерции - центробежная сила инерции.
Твердое тело
Что такое твердое тело? Твердое тело – это физическое тело, которое не деформируется под действием внешних сил. Это только концепция модели. На самом деле идеально твердого тела не существует. Для твердого тела выводы и зависимости верны, как и для системы материальных точек.
Виды движения твердого тела
Виды движения твердого тела. Твердое тело, благодаря тому, что оно вытянуто в пространстве, может двигаться поступательно и вращательно. Что такое движение вперед? Что такое вращательное движение твердого тела? Иллюстрация поступательного и вращательного движения.
Момент инерции
Определение момента инерции и таблица моментов инерции для различных тел. Момент инерции твердого тела относительно данной оси называется суммой произведения масс отдельных точек тела на квадраты расстояния от данной оси.Момент инерции может быть разным для каждого твердого тела.
Теорема Штейнера
Теорема Штейнера с примером. Момент инерции I тела относительно любой оси равен сумме момента инерции I0 относительно параллельной оси, проходящей через центр масс тела, и произведения массы этого тела на квадрат расстояния d для обеих осей.
Первый закон вращательного движения
Первый закон вращательного движения. Если на твердое тело не действуют никакие силовые моменты, твердое тело остается неподвижным или вращается равномерно (с постоянной угловой скоростью).
Второй динамический закон вращения
Второй динамический закон вращения. Если результирующий момент сил, действующих на тело, отличен от нуля, то тело движется с переменным вращательным движением с угловым ускорением, прямо пропорциональным результирующему моменту сил.
Третий закон вращения
Третий закон вращения можно определить следующим образом: направленный.
Угловой момент
Мы определяем угловой момент несколько иначе для материальной точки, которая движется по кругу, и иначе для твердого тела, которое движется во вращательном движении.
Вращение - формулы
В этой статье собраны наиболее важные формулы и обозначения, относящиеся к вращательному движению. Помимо величин, относящихся к вращательному движению, в таблице описаны их аналоги при прямолинейном движении.
© медианаука.пл, 2017-02-10, ART-3466
.
Что дает мощность и от чего крутящий момент - как объяснить просто
Каждый механик знает, что разговоры с владельцами транспортных средств в мастерской – это непростые беседы. Одной из вечно текущих тем являются споры о превосходстве мощности над крутящим моментом двигателя или наоборот. Мы предлагаем, как объяснить этот вопрос логично и легко для понимания.
Не каждый механик должен быть инженером, и уж тем более не каждый клиент мастерской должен быть знаком с физикой и разбираться в технологических терминах.Тема мощности и крутящего момента обсуждалась много раз, в том числе и в Интернете. Редко, однако, люди, разбирающиеся в секретах работы двигателя, способны передать свои знания обывателям, чтобы получить понимание, а не смущенное кивание головой.
На наш взгляд, хорошо справился с этой темой известный польский гонщик Кшиштоф Холовчиц. Популярный «Холек» обсудил в своем блоге вопрос мощности и момента. С помощью простых сравнений.
Крутящий момент тянет, мощность дает динамика
Холек использовал в качестве примера ветряные мельницы - большой пропеллер ветряной электростанции и небольшой офисный вентилятор.У кого больше мощность и у кого больше крутящий момент?
Конечно, (относительно) более высокий крутящий момент у ветряка электростанции. Несмотря на то, что его пропеллер вращается очень медленно, потребуется много усилий, чтобы остановить его. Небольшой офисный вентилятор имеет (относительно) большую мощность, но из-за низкого крутящего момента его можно очень легко остановить, например, пальцем.
Это связано с тем, что крутящий момент — это сила, необходимая для остановки гребного винта. Большой вентилятор маломощный, потому что его пропеллер вращается с малой скоростью.Мощность – это сила, развивающаяся в единицу времени.
Небольшой вентилятор, благодаря высокой скорости пропеллеров, имеет очень большую мощность. Ну и что, что мы можем легко остановить их, потому что сила, приводящая в движение пропеллеры, невелика.
То же самое и с моторами. Кшиштоф Холовчиц объясняет, что автомобили с высоким крутящим моментом, но малой мощностью лучше тянут прицеп, но плохо реагируют на нажатие газа. С другой стороны, сильные юниты с низкой инерцией предлагают большое ускорение, но легко теряют тягу — даже небольшая возвышенность может выбить их из ритма.«Тянуть прицеп с таким двигателем — все равно, что запрягать борзую в телегу». - пишет раллийный водитель.
Дизельная пропаганда
Не надо верить в тезис о превосходстве крутящего момента над мощностью - продвигаемый популяризаторами дизелей в легковых автомобилях. Неверны и обратные тезисы. Автомобиль с хорошими ходовыми качествами должен иметь сопоставимые значения мощности и крутящего момента.
Динамичному водителю нужно и то, и другое: момент, чтобы выйти из поворота или заноса, и мощность, чтобы быстро набрать скорость и притормозить машину.Я езжу на лучших машинах, у которых «численно» крутящий момент более или менее совпадает с мощностью, с небольшим преимуществом в крутящем моменте: 200 км и 240 Нм, 300 км и 360 Нм, 400 км и 480 Нм, 500 км и 600 Нм и т. д. , такие богатые пропорции, легко чувствовать и хорошо работать за пределами хвата. Не люблю уродов вроде 200 л.с. и 150 Нм или 150 л.с. и 350 Нм - при езде на первом складывается впечатление, что с ним невозможно открутить бутылку колы, на втором - что он больше подходит для работы в поле, чем на дороге. - пишет Холовчиц.
Мощность и крутящий момент тесно связаны. Так или иначе, мощность – это момент, развиваемый в единицу времени. Идеальные параметры двигателя – пропорциональные значения мощности и крутящего момента в максимально широком диапазоне оборотов.
Весь пост Кшиштофа Холовчица о силе и моменте можно прочитать здесь .
.единиц СИ и их перевод
единиц СИ и их переводЭтот веб-сайт использует файлы cookie. Узнайте больше о целях их использования и возможности изменения настроек файлов cookie в вашем браузере. Подробнее...
Закрой егоНаиболее важные единицы системы SI
| Размер | Имя | Символ |
| Длина | метров | м |
| Вес | килограмм | кг |
| Время | секунд | с |
| Электрический ток | ампер | А |
| Прочность | Ньютон | Н |
| Крутящий момент | Ньютон-метры | Н·м |
| Мощность | Вт | Вт |
| Энергия (работа) | Джоуль | Дж |
| Давление | Паскаль | Па |
| Температура | Кельвин | К |
Самые важные префиксы (префиксы) и их значение
| тера | Т | 1 000 000 000 000 = 10 90 176 12 90 177 900 12 | 1 ТВт = 1 000 000 000 000 Вт |
| гига | Г | 1 000 000 000 = 10 90 176 9 90 177 | 1 ГВт = 1 000 000 000 Вт |
| мега | М | 1 000 000 = 10 90 176 6 90 177 | 1 МВт = 1 000 000 Вт |
| килограмм | к | 1000 = 10 90 176 3 90 177 | 1 кВт = 1000 Вт |
| гекто | ч | 100 = 10 90 176 2 90 177 | 1 гл = 100 л |
| дека | да | 10 | 1 даН = 10 Н |
| деци | д | 0,1 = 10 90 176 -1 90 177 | 1 дм = 0,1 м |
| центов | с | 0,01 = 10 90 176 -2 90 177 | 1 см = 0,01 м |
| миля | м | 0,001 = 10 90 176 -3 90 177 | 1 мм = 0,001 м |
| микро | ? | 0,000 001 = 10 90 176 -6 90 177 | 1 мкм = 0,000 001 м |
| нано | п | 0,000 000 001 = 10 90 176 -9 90 177 | 1 нм = 0,000,000 001 м |
| пико | стр | 0,000 000 000 001 = 10 90 176 -12 90 177 | 1 пм = 0,000 000 000 001 м |
| фемто | ф | 0,000 000 000 000 001 = 10 90 176 -15 90 177 | 1 фм = 0,000 000 000 000 001 м |
| атто | 0,000 000 000 000 000 001 = 10 90 176 -18 90 177 | 1 час = 0,000 000 000 000 000 001 м |
Названия единиц и их ссылка на систему SI
| Размер | Имя | Символ | Ссылка на блокмакет СИ |
| том | литр | л | 1 л = 1 дм 90 176 3 90 177 = 0,001 м 90 176 3 90 177 9000 3 |
| масса | тонна | т | 1 т = 1 Мг = 1000 кг |
| давление | бар | бар | 1 бар = 10 90 176 5 90 177 Па |
| район | ар | 1 а = 10 90 176 2 90 177 м 90 176 2 90 177 | |
| угол | степень | по | 1 на = 17,45 мрад |
| минута | ' | 1 '= 1 на /60 = 0,291 мрад | |
| второй | 1'' = 1'/60 = 4,85 рад | ||
| время | минута | мин | 1 мин = 60 с |
| час | ч | 1 ч = 3600 с | |
| скорость | км/ч | км/ч | 1 км/ч = 1/3,6м/с 1 м/с = 3,6 км/ч |
Наиболее важные коэффициенты преобразования между устаревшими (старыми) единицами измерения и единицами SI
| 1Н = 0,102 кгс * (килограмм силы) | 1 кгс = 9,81 Н |
| 1 Нм = 0,102 кгс·м (= 1 Дж (Джоуль)) | 1 кГм = 9,81 Нм |
| 1 Вт = 0,102 кГм/с (= 1 Дж/с) | 1 кгм/с = 9,81 Вт |
| 1 кВт = 1,36 л.с. | 1 л.с. = 0,736 кВт |
| 1 кВт = 860 ккал/ч | 1 ккал/ч = 0,00116 кВт |
| 1 Дж = 0,102 кГм | 1 кгм = 9,81 Дж |
| 1 Дж = 0,239 дюйма | 1 дюйм = 4,19 Дж |
| 1 ар = 100 м 2 | 1 м 2 = 0,01 ар |
| 1 га = 10 000 м 90 176 2 90 177 | 1 га = 100 соток |
| 1 Па = (1 Н/м 2 ) = 0,102 кГс/м 2 | 1 кг/м 2 = 9,81 Па = 9,81 Н/м 2 |
| T (по Фаренгейту) = 32 + 9/5 * T (по Цельсию) | Т (по Цельсию) = 5/9 * [Т (по Фаренгейту) - 32] |
| 20 в C = 68 по Фаренгейту [ст.Ф] | |
| Т (Кельвин) = 273 + Т (Цельсий) | T (по Цельсию) = T (по Кельвину) - 273 |
| 1 сухопутная миля = 1609,34 метра | 1 м = 0,00062 сухопутной мили |
| 1 ярд = 0,9 м | 1 метр = 1,09 ярда |
| 1 фут = 0,3048 метра | 1 м = 3,28 фута |
| 1 дюйм = 25,4 мм = 0,0254 м | 1 м = 39,37 дюйма |
| 1 ц = 100 кг | 1 кг = 0,01 центнера |
| 1 фунт = 0,4536 кг | 1 кг = 2,2 фунта |
| 1 унция = 0,0286 кг | 1 кг = 35,27 унции |
| 1 галлон = 4,5459 литра [л] | 1 литр [л] = 0,22 галлона |
| 1 бочка = 163,66 литра [л] | 1 литр [л] = 0,0061 барреля |
На практике можно предположить, что:
1 кгс = 10 Н
1 Н = 0,1 кгс
Единица силы - ньютон (Н) (старая единица силы - 1 кг = 9,81 Н), единица массы (веса) - килограмм (кг), разница обусловлена ускорением свободного падения 9,81 м/с 2 .
Загрузка...
.
