عزم الدوران في الفيزياء: التعريف والأمثلة

عزم الدوران (المعروف أيضًا باسم اللحظة أو لحظة القوة) هو ميل أ فرض لسبب أو تغيير حركة دائرية من الجسم. إنها تحريف أو قوة تحول على كائن. يتم حساب عزم الدوران عن طريق ضرب القوة والمسافة. إنها المتجه الكمية ، وهذا يعني أنه يحتوي على اتجاه وحجم. إما السرعة الزاوية لل لحظة من الجمود كائن يتغير ، أو كليهما.

النظام الدولي لوحدات القياس (وحدات SI) تستخدم لعزم الدوران هو نيوتن متر أو N * م. على الرغم من نيوتن متر تساوي جول، نظرًا لأن عزم الدوران لا يعمل أو طاقة ، لذلك يجب التعبير عن جميع القياسات بالأمتار نيوتن. يمثل عزم الدوران بالحروف اليونانية tau: τ في الحسابات. عندما يطلق عليه لحظة القوة ، ويمثلها م. في الوحدات الإمبراطورية ، قد ترى أقدام قوة الجنيه (lb⋅ft) والتي يمكن اختصارها على أنها رطل ، مع "القوة" الضمنية.

يعتمد حجم عزم الدوران على مقدار القوة المطبقة وطول ذراع الرافعة المتصل المحور إلى النقطة التي يتم فيها تطبيق القوة ، والزاوية بين متجه القوة والرافعة ذراع.

المسافة هي ذراع اللحظة ، وغالبًا ما يشار إليها بـ r. إنه ناقل يشير من محور الدوران إلى حيث تعمل القوة. من أجل إنتاج المزيد من عزم الدوران ، تحتاج إلى تطبيق القوة بشكل أكبر من النقطة المحورية أو تطبيق المزيد من القوة. كما قال أرخميدس ، إذا أعطيت مكانًا للوقوف بذراع طويل بما فيه الكفاية ، يمكنه تحريك العالم. إذا قمت بالضغط على باب بالقرب من المفصلات ، فأنت بحاجة إلى استخدام المزيد من القوة لفتحها أكثر من الضغط على الباب على بعد قدمين من المفصلات.

إذا كان ناقل القوة θ = 0 ° أو 180 ° لن تسبب القوة أي دوران على المحور. سيكون إما أن يتحرك بعيدا عن محور الدوران لأنه في نفس الاتجاه أو يتحرك نحو محور الدوران. قيمة عزم الدوران لهاتين الحالتين هي صفر.

ناقلات القوة الأكثر فعالية لإنتاج عزم الدوران هي θ = 90 درجة أو -90 درجة ، والتي هي عمودي على متجه الموقف. وسوف تفعل أكثر من ذلك لزيادة التناوب.

جزء صعب من العمل مع عزم الدوران هو أنه محسوب باستخدام أ ناقلات المنتج. يكون عزم الدوران في اتجاه السرعة الزاوية التي ستنتجها ، لذلك ، فإن التغيير في السرعة الزاوية يكون في اتجاه عزم الدوران. استخدم يدك اليمنى وقم بلصق أصابع يدك في اتجاه الدوران الناجم عن القوة وسيشير إبهامك في اتجاه ناقل عزم الدوران.

في العالم الواقعي ، غالبًا ما ترى أكثر من قوة واحدة تعمل على جسم ما لتسبب عزم الدوران. عزم الدوران الصافي هو مجموع عزم الدوران الفردي. في التوازن الدوراني ، لا يوجد عزم دوران صافي على الكائن. قد يكون هناك عزم الدوران الفردية ، لكنها تضيف ما يصل إلى الصفر وإلغاء بعضها البعض.

• جيانكولي ، دوغلاس سي. "الفيزياء: المبادئ مع التطبيقات" ، الطبعة السابعة. بوسطن: بيرسون ، 2016.
• ووكر ، جيرل ، ديفيد هاليداي ، وروبرت ريسنيك. "أساسيات الفيزياء" ، الطبعة العاشرة. لندن: جون وايلي وأولاده ، 2014.