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Die gesamte Physik befasst sich mit der Beschreibung, wie sich Objekte bewegen und wie bestimmte Mengen, die sie besitzen (z. B. Energie, Impuls), miteinander und mit der Umgebung ausgetauscht werden. Die vielleicht grundlegendste Größe, die die Bewegung bestimmt, ist die Kraft, die von Newtons Laws beschrieben wird.
Wenn Sie sich Kräfte vorstellen, stellen Sie sich wahrscheinlich vor, dass Objekte in einer geraden Linie geschoben oder gezogen werden. In der Tat, wo Sie das Konzept der Kraft in einem Kurs der Naturwissenschaften zum ersten Mal ausgesetzt sind, ist dies die Art von Szenario, die Sie vorgestellt haben, weil es das einfachste ist.
Die physikalischen Gesetze, die die Rotationsbewegung regeln, enthalten jedoch eine ganze Reihe von Variablen und Gleichungen, auch wenn die zugrunde liegenden Prinzipien dieselben sind. Eine dieser Sondergrößen ist Drehmoment, die oft Wellen in Maschinen drehen.
Was ist Kraft?
Eine Kraft, einfach ausgedrückt, ist ein Drücken oder Ziehen. Wenn die Nettowirkung aller auf ein Objekt einwirkenden Kräfte nicht aufgehoben wird, bewirkt diese Nettokraft, dass das Objekt beschleunigt oder seine Geschwindigkeit ändert.
Im Gegensatz zu Ihrer eigenen Intuition und den Vorstellungen der alten Griechen ist möglicherweise keine Kraft erforderlich, um ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen, da die Beschleunigung als Änderungsrate der Geschwindigkeit definiert wird.
Wenn ein = 0, Änderung in v = 0 und es ist keine Kraft erforderlich, um das Objekt in Bewegung zu halten, sofern keine anderen Kräfte (einschließlich Luftwiderstand oder Reibung) darauf einwirken.
In einem geschlossenen System, wenn die Summe aller vorhandenen Kräfte Null ist und Ist die Summe aller vorhandenen Drehmomente ebenfalls Null, so gilt das System als in Gleichgewicht, denn nichts zwingt es, seine Bewegung zu ändern.
Drehmoment erklärt
Das rotatorische Gegenstück zur Kraft in der Physik ist das Drehmoment, dargestellt durch T.
Das Drehmoment ist eine kritische Komponente für nahezu alle denkbaren technischen Anwendungen. Jede Maschine, die eine rotierende Welle enthält, enthält eine Drehmomentkomponente, die fast die gesamte Transportwelt ausmacht, zusammen mit landwirtschaftlichen Geräten und vielem mehr in der industriellen Welt.
Die allgemeine Formel für das Drehmoment ist gegeben durch
T = F × r × sin θWo F ist die Kraft, die auf einen Hebelarm der Länge ausgeübt wird r in einem Winkel θ . Da sin 0 ° = 0 und sin 90 ° = 1 ist, können Sie sehen, dass das Drehmoment maximiert wird, wenn die Kraft senkrecht auf den Hebel ausgeübt wird. Wenn Sie über Erfahrungen mit langen Schraubenschlüsseln nachdenken, ist dies wahrscheinlich intuitiv sinnvoll.
Wellen-Drehmoment-Formel
Um das Wellendrehmoment zu berechnen - wenn Sie beispielsweise nach einer Nockenwellendrehmomentformel suchen - müssen Sie zuerst die Art der Welle angeben, von der Sie sprechen.
Dies liegt daran, dass sich Wellen, die beispielsweise ausgehöhlt sind und ihre gesamte Masse in einem zylindrischen Ring enthalten, anders verhalten als Vollwellen mit demselben Durchmesser.
Bei Torsion auf beiden Hohl- oder Vollwellen wird eine Menge genannt Schubspannung, vertreten durch τ (der griechische Buchstabe tau), kommt ins Spiel. Auch der polares Trägheitsmoment einer Fläche, JEine Menge, die bei Rotationsproblemen eher der Masse gleicht, gelangt in die Mischung und ist spezifisch für die Wellenkonfiguration.
Die allgemeine Formel für das Drehmoment auf einer Welle lautet:
T = τ × frac {J} {r}wo r ist die Länge und Richtung des Hebelarms. Für eine feste Welle J hat den Wert von (π / 2)r4.
Für eine ausgehöhlte Welle J stattdessen ist (π / 2) (rO4 – rich4), wo ro und rO sind die äußeren und inneren Radien der Welle (der feste Teil außerhalb des leeren Zylinders).