Drehmoment in der Physik: Definition und Beispiele

Das Drehmoment (auch als Moment oder Moment der Kraft bekannt) ist die Tendenz von a Macht zu verursachen oder zu ändern Drehbewegung eines Körpers. Es ist eine Dreh- oder Wendekraft auf ein Objekt. Das Drehmoment wird durch Multiplikation von Kraft und Abstand berechnet. Es ist ein Vektor Quantität, was bedeutet, dass es sowohl eine Richtung als auch eine Größe hat. Entweder die Winkelgeschwindigkeit für die Trägheitsmoment eines Objekts ändert sich oder beides.

Das Internationale System der Maßeinheiten (SI-Einheiten) für das Drehmoment wird Newtonmeter oder N * m verwendet. Auch wenn Newtonmeter gleich sind JoulesDa das Drehmoment weder Arbeit noch Energie ist, sollten alle Messungen in Newtonmetern angegeben werden. Das Drehmoment wird durch den griechischen Buchstaben tau dargestellt: τ in Berechnungen. Wenn es das Moment der Kraft genannt wird, wird es durch dargestellt M.. In imperialen Einheiten sehen Sie möglicherweise Pfund-Kraft-Fuß (lb⋅ft), die als Pfund-Fuß abgekürzt werden können, wobei die "Kraft" impliziert ist.

Die Größe des Drehmoments hängt davon ab, wie viel Kraft ausgeübt wird und wie lang der Hebelarm ist, der verbunden ist die Achse bis zu dem Punkt, an dem die Kraft ausgeübt wird, und der Winkel zwischen dem Kraftvektor und dem Hebel Arm.

Die Entfernung ist der Momentarm, der oft mit r bezeichnet wird. Es ist ein Vektor, der von der Rotationsachse dorthin zeigt, wo die Kraft wirkt. Um mehr Drehmoment zu erzeugen, müssen Sie eine Kraft weiter vom Drehpunkt aufbringen oder mehr Kraft aufbringen. Wie Archimedes sagte, konnte er die Welt bewegen, wenn er einen Platz hatte, an dem er mit einem ausreichend langen Hebel stehen konnte. Wenn Sie eine Tür in der Nähe der Scharniere drücken, müssen Sie mehr Kraft aufwenden, um sie zu öffnen, als wenn Sie sie zwei Fuß weiter von den Scharnieren entfernt an der Türklinke drücken.

Ist der Kraftvektor θ = 0 ° oder 180 ° Die Kraft bewirkt keine Drehung um die Achse. Es würde entweder von der Rotationsachse weggeschoben, weil es in die gleiche Richtung weist, oder in Richtung der Rotationsachse schieben. Der Drehmomentwert für diese beiden Fälle ist Null.

Die effektivsten Kraftvektoren zur Erzeugung des Drehmoments sind θ = 90 ° oder -90 °, die senkrecht zum Positionsvektor stehen. Es wird am meisten dazu beitragen, die Rotation zu erhöhen.

Ein schwieriger Teil der Arbeit mit Drehmoment ist, dass es ist berechnet Verwendung einer Vektorprodukt. Das Drehmoment ist in Richtung der Winkelgeschwindigkeit, die von ihm erzeugt werden würde, so dass die Änderung der Winkelgeschwindigkeit in Richtung des Drehmoments ist. Verwenden Sie Ihre rechte Hand und krümmen Sie die Finger Ihrer Hand in Drehrichtung, die durch die Kraft verursacht wird. Ihr Daumen zeigt in Richtung des Drehmomentvektors.

In der realen Welt sehen Sie oft mehr als eine Kraft, die auf ein Objekt wirkt, um ein Drehmoment zu verursachen. Das Nettodrehmoment ist die Summe der einzelnen Drehmomente. Im Rotationsgleichgewicht gibt es kein Nettodrehmoment auf dem Objekt. Es kann einzelne Drehmomente geben, aber sie addieren sich zu Null und heben sich gegenseitig auf.

• Giancoli, Douglas C. "Physik: Prinzipien mit Anwendungen", 7. Aufl. Boston: Pearson, 2016.
• Walker, Jearl, David Halliday und Robert Resnick. "Fundamentals of Physics", 10. Ausgabe. London: John Wiley und Söhne, 2014.