Попробуем выяснить, что называется моментом силы. Данный термин довольно часто употребляется в физике. Под анализируемым термином подразумевают произведение плеча и прилагаемой к нему силы.
Особенности
Анализируя вопрос о том, что называется моментом силы, необходимо упомянуть и единицы измерения данной величины. В международной системе СИ его измеряют в Н·м.
Вращательный момент
Вращательным моментом силы относительно точки называется величина, связанная с плечом и силой. В повседневной жизни люди часто пользуются «правилом рычага», которое основывается именно на моменте силы.
Например, для того чтобы уравновесить весы-качели, нужно знать, что называется моментом усилия, и как его правильно приложить. Плечом называют промежуток между точкой приложения и точкой вращения.
Например, проблематично открыть дверь, толкая ее у мест крепления. Для того чтобы понять, почему это так трудно сделать, нужно знать, что называется моментом силы относительно оси.
Допустим, что вам необходимо открыть дверь, имеющую ширину метр, приложив к ней 100 Н. Прикладывать ее необходимо в трех местах:
- вблизи петель;
- по центру;
- у края полотна.
Для первого случая плечо будет равно нулю, следовательно, и произведение на оказываемое усилие плеча будет нулевой величиной.
Для варианта по центру двери, момент будет соответствовать 50 Н·м. Для нижней части дверного полотна момент будет иметь максимальное значение 100 Н·м.
Подобные вычисления позволяют делать вывод о том, что проигрыш в расстоянии компенсируется выигрышем в усилии.
Правило плеча
В случае прикладывания усилия под углом, нельзя вести речь об определении плеча сил так, как это было рассмотрено ранее. Для того чтобы справиться с поставленной задачей, необходимо использовать правило плеча. Плечом силы называют длину перпендикуляра, который опущен из точки вращения на линию действия силы.
Для того чтобы определить плечо силы, нужно удлинить линию. Затем на нее опускают перпендикуляр из точки вращения.
В результате получается треугольник с прямыми углами. Пользуясь правилами тригонометрии, можно через синус определить момент силы.
Допустим, что силу прикладывали под углом 45 градусов. В таком случае момент получается 70 Н·м. Становится очевидным, что не получится открыть дверь при угле 0 градусов. Такая сила не имеет проекции, способной вызвать вращательное движение. Отсутствие у нее плеча, отличного от нуля, не позволяет силе создавать вращательный момент. Размышляя над тем, что называется моментом силы, необходимо отметить, что это векторная величина. Для того чтобы определить направление момента силы, используют правило правой руки. Аналогичным образом определяют направление вектора угловой скорости.
В чем особенность такого правила? Охватывают ладонью правой руки ось вращения, так чтобы направление пальцев руки совпадало с направлением приложенной силы. По большому пальцу определяют направление вектора момента силы. Что называется моментом силы относительно неподвижной точки? Это величина, которая связывает проекцию вектора момента силы и ось, относительно которой будет проводиться расчет.
Главным моментом сил называют вектор, равный сумме всех моментов отдельных сил, которые действуют в системе относительно этой же точки. Ее именуют центром приведения всей системы сил.
В общем варианте результат действия на твердое тело любой системы будет таким же, как и действие главного момента системы сил, а также вектора сил, приложенных в центре приведения.
Заключение
Для описания момента сил применяется основной закон динамики, характеризующий вращательное движение. Он связывает между собой момент инерции, угловое ускорение, момент сил. После того как Архимедом было установлено правило рычага, без каких-либо преобразований оно использовалось почти 1900 лет. Только во второй половине 17 века французским ученым П. Вариньоном оно было изменено и связано с моментом сил.
Если рычаг находится в равновесии, соблюдается равенство М1=М2. Момент силы является характеристикой вращательного действия силы. Оно зависит не только от силы, но и от ее плеча. Для того чтобы отворачивать гайку, применяют длинный гаечный ключ. Шурупы гораздо быстрее откручивают отверткой, имеющей достаточно длинную ручку.
