物理学におけるトルクの定義

物体の回転運動を変える力

鉄ビュラー/フリッカー/CC BY-SA 2.0

トルク (モーメントまたは力のモーメントとも呼ばれます) は、 力 原因または変更する 回転運動 体の。これは、物体にかかるねじれまたは回転力です。トルクは、力と距離を掛け合わせて計算されます。それは ベクター 量、つまり方向と大きさの両方を持っています。の角速度 慣性モーメント オブジェクトの変更、またはその両方。

トルクの単位

国際測定単位系 ( SI単位 ) は、トルクに使用されるニュートン メートルまたは N*m です。ニュートンメートルが等しいにもかかわらず ジュール 、トルクは仕事でもエネルギーでもないため、すべての測定値はニュートンメートルで表す必要があります。トルクはギリシャ文字のタウで表されます。 t 計算で。力のモーメントと呼ぶと、 M .インペリアル単位では、「力」を意味するポンド フィートと省略されるポンド フォース フィート (lb⋅ft) が表示される場合があります。

トルクの仕組み

トルクの大きさは、適用される力の量、力が適用されるポイントに軸を接続するレバー アームの長さ、および力のベクトルとレバー アームの間の角度によって異なります。

距離はモーメント アームであり、多くの場合 r で示されます。これは、回転軸から力が作用する場所を指すベクトルです。より大きなトルクを発生させるには、ピボット ポイントからさらに力を加えるか、より多くの力を加える必要があります。アルキメデスが言ったように、十分に長いてこで立つ場所があれば、彼は世界を動かすことができた.ヒンジの近くのドアを押すと、ヒンジから 2 フィート離れたドアノブを押すよりも、ドアを開けるのに大きな力が必要になります。

力ベクトル 私 = 0° または 180° では、力によって軸が回転することはありません。同じ方向にあるために回転軸から遠ざかるか、回転軸に向かって押します。これら 2 つのケースのトルクの値はゼロです。

トルクを生成する最も効果的な力のベクトルは次のとおりです。 私 = 90° または -90° で、位置ベクトルに対して垂直です。回転を上げるのに最も効果的です。

トルクの右手の法則

トルクを扱う上で難しいのは、 計算された を使って ベクトル積 .トルクは、それによって生成される角速度の方向にあるため、角速度の変化はトルクの方向になります。右手を使用し、手の指を力によって生じる回転方向に曲げると、親指がトルク ベクトルの方向を向くようになります。

正味トルク

現実の世界では、オブジェクトに複数の力が作用してトルクが発生することがよくあります。正味トルクは、個々のトルクの合計です。回転平衡では、オブジェクトに正味のトルクはありません。個々のトルクが存在する場合がありますが、合計するとゼロになり、互いに打ち消し合います。

ソースと参考文献

• Giancoli、ダグラス C.「物理学: 原則とアプリケーション」、第 7 版。ボストン: ピアソン、2016 年。
• ウォーカー、ジャール、デビッド・ハリデー、ロバート・レズニック。 「物理学の基礎」、第 10 版。ロンドン：ジョン・ワイリーとサンズ、2014年。