運動量は、一般的に高校のプログラム、特に物理学 10 の重要な知識の一部の 1 つです。語彙は常に、応用演習に巻き込まれると生徒が躊躇し、心配するタイプのレッスンです。そのことを承知の上でモンキーさんは以下の記事でトルクとは何かを詳しく解説し、トルクを練習するエクササイズをまとめました。

力とは?

車が曲がるために道路を横切るとき、ドライバーはハンドルにトルクを加えます。(写真:インターネットコレクション)

運動量は、大きさが等しく、同じ物体に作用する、2 つの平行で反対方向の力のシステムです。

トルクの例のいくつかの写真を次に示します。

剛体に対するトルクの影響

オブジェクトの回転軸が固定されていない場合
この場合、トルクの作用下で、ボディは軸を中心に回転し、重心を通り、トルクを含む平面に垂直になります。

重心とは反対側の体の部分の遠心力が互いに打ち消し合うため、重心は静止します。すると、重心を通る回転力は加えられた力を受けなくなります。

回転軸が固定された物体の場合

トルクの作用下で、固定されたしっかりした軸の周りを回転します。回転軸が重心を通過しない場合、重心はその軸を中心に円形に作用します。このとき、物体は遠心力を受けようとするため、回転軸に力がかかります。

そのため、機械の回転部分を製作する場合、回転軸をできるだけ正確に重心を通過させる必要があります。

トルク計算式

蛇口を回すことは、蛇口にトルクを加えたのと同じです。(写真:インターネットコレクション)

運動量は、オブジェクトを回転させる力にのみ作用し、並進はしません。

トルクを含む平面に垂直な回転軸の場合、トルクのトルクは回転軸の位置に依存しません。

これにより、トルクを計算する式が得られます。

M = F1。d1 + F2.d2 = F(d1 + d2) = Fd

そこで:

M: 力のトルク (Nm)

F: 作用する力 (N)

d: 力のテコとも呼ばれる 2 つの力の 2 つの価格間の距離 (m)

コメント:

d = 0 => M = 0 の場合。力の価格が回転の中心を通過する場合、力は回転に影響を与えません。

M = Fd トルクを増やしたい場合は、力の大きさまたはアームの長さを増やすことができます。

トルクの演習

ねじ回しを使用してねじを回すとき、私たちの手はねじ回しにトルクを加えています。(写真:インターネットコレクション)

多くの場合、学習は練習と密接に関連しているため、 は簡単なものから上級者向けのものまで、トルクに関連する多くのエクササイズを説明付きでまとめました。次の演習が、知識をよりよく理解するのに役立つことを願っています。

演習 1:トルクの力のモーメントの合計が M = Fd に等しいことを示します。

解決策:任意の回転軸 O を持つオブジェクトに作用するトルクを考えます。

質問 2:宇宙装置の質量は 70 kg です。この装置が月から離陸する場合、装置に作用するエンジンによる月面からの垂直揚力は 500 N です。月面の自由落下加速度は 1.6 m./m2 です。決定してください:

この装置の月面での重量は?

エンジンの揚力と月の重力がデバイスに及ぼす影響は何ですか?

月面から離陸するときの計器の加速度を計算しますか?

ソリューション ガイド:

月面でのこの装置の重量は次のようになります: P = mg = 70.1.6 = 112 N

モーターの持ち上げ力: Fn = 500 N

デバイス上の月の重力: P = 112 N

これら 2 つの力は同じ方向で反対方向であるため、エンジンの揚力と月の重力の合計は、次のようにデバイスに作用します。

F = Fn – P = 500 -112 = 388 N

地表から月への離陸時の装置の加速度は次のとおりです。

a = F/m = 388/70 = 5.33 (m/s^2)

質問 3:体重 60 kg の人が質量 20 kg の自転車に乗っています。開始時のバイクの正味の力は 200 N です。バイクの正味の力が同じままである場合、5 秒後のバイクの速度を計算します。

ソリューション ガイド:

自転車は次の加速度で移動します。

a = F/m = 200/(60 + 20) = 2.5 (メートル/秒)

5 秒後の自転車の速度は次のようになります。

v = v0 + at = 0 + 2,5.5 = 12.5 (m/s)

さらに、学生は以下の高度なトピックのいくつかを練習することもできます。

質問 1:質量 6 kg の均一なボールが、ひもで垂直な壁に取り付けられています。アングルウォールαで作ったワイヤー。球と壁の接触点での摩擦を無視します。g = 10 m/s^2 とします。この場合、弦の張力は約 403 です。角度αを決めてください。

問題 2:平らで薄い立体は、正三角形 ABC の形をしています。この三角形の各辺は a = 10cm です。三角形の平面にランダムな力が適用されます。大きさ 10 N の側面 AC に垂直な力を知り、2 つの頂点 A と B に適用されます。トルクのモーメントを計算します。

問題 3:重さ 40 N のプラスチック ボールが、ひもで 45 度の角度で垂直な壁に取り付けられています.ボールと壁の間の接触点での摩擦は無視してください. では、ボールに対する壁の反応をどのように計算するのでしょうか?

問題 4:平らで薄い立体は正三角形 ABC の形をしており、各辺は a = 20 cm です。トルクが三角形の平面にあるオブジェクトで使用されます。力の大きさは 8 N で、2 つの角度 A と B に適用されます。次の場合のトルクのモーメントを計算します。

AB に垂直な力

AC に垂直な力

ACに平行な力

上記は、モンキーが合成したトルクに関する知識と演習の概要です。願わくば、上記の共有が、クラスでの課題を完了するためのより多くの基礎を築くのに役立つことを願っています. 基礎知識のリストに従って、物理学だけでなく他の多くの科目に関連する多くの知識を更新してください。記事が興味深いと思われる場合は、下の共有ボタンをクリックして、より多くの友人に  ついて知らせることもできます。

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