Koppel (ook wel moment of krachtmoment genoemd) is de neiging van a dwingen om de te veroorzaken of te veranderen roterende beweging van een lichaam. Het is een draai- of draaikracht op een object. Koppel wordt berekend door kracht en afstand te vermenigvuldigen. Het is een vector kwantiteit, wat betekent dat het zowel een richting als een grootte heeft. Ofwel de hoeksnelheid voor de traagheidsmoment van een object verandert, of beide.
Eenheden van koppel
Het internationale systeem van meeteenheden (SI eenheden) gebruikt voor koppel is Newtonmeter of N * m. Ook al zijn Newton-meters gelijk aan Joules, aangezien koppel geen werk of energie is, moeten alle metingen worden uitgedrukt in Newtonmeter. Koppel wordt weergegeven door de Griekse letter tau: τ in berekeningen. Als het het moment van kracht wordt genoemd, wordt het weergegeven door M. In imperiale eenheden zie je mogelijk pondkracht-voeten (lb⋅ft) die kunnen worden afgekort als pondvoet, met de "kracht" geïmpliceerd.
Hoe Torque werkt
De grootte van het koppel hangt af van hoeveel kracht wordt uitgeoefend, de lengte van de hefboomarm die verbindt de as tot het punt waar de kracht wordt uitgeoefend, en de hoek tussen de krachtvector en de hendel arm.
De afstand is de momentarm, vaak aangeduid met r. Het is een vector die wijst van de rotatieas naar waar de kracht inwerkt. Om meer koppel te produceren, moet u kracht verder van het draaipunt uitoefenen of meer kracht uitoefenen. Zoals Archimedes zei, kon hij de wereld bewegen als hij een plaats kreeg waar hij lang genoeg kon staan. Als u op een deur dicht bij de scharnieren duwt, moet u meer kracht gebruiken om hem te openen dan wanneer u erop duwt bij de deurknop, twee voet verder van de scharnieren.
Als de krachtvector θ = 0 ° of 180 ° de kracht veroorzaakt geen rotatie op de as. Het zou ofwel wegduwen van de rotatieas omdat het in dezelfde richting is of duwen naar de rotatieas. De waarde van koppel voor deze twee gevallen is nul.
De meest effectieve krachtvectoren om koppel te produceren zijn θ = 90 ° of -90 °, die loodrecht op de positievector staan. Het zal het meeste doen om de rotatie te vergroten.
De rechterhandregel voor koppel
Een lastig onderdeel van het werken met koppel is dat het zo is berekend gebruik maken van een vector product. Het koppel is in de richting van de hoeksnelheid die hierdoor zou worden geproduceerd, dus de verandering in hoeksnelheid is in de richting van het koppel. Gebruik je rechterhand en krul de vingers van je hand in de draairichting veroorzaakt door de kracht en je duim wijst in de richting van de koppelvector.
Netto koppel
In de echte wereld zie je vaak meer dan één kracht op een object werken om koppel te veroorzaken. Het netto koppel is de som van de afzonderlijke koppels. In rotatie-evenwicht is er geen netto koppel op het object. Er kunnen individuele koppels zijn, maar ze tellen op tot nul en heffen elkaar op.
Bronnen en verder lezen
- Giancoli, Douglas C. "Fysica: principes met toepassingen", 7e ed. Boston: Pearson, 2016.
- Walker, Jearl, David Halliday en Robert Resnick. 'Fundamentals of Physics', 10e druk. Londen: John Wiley and Sons, 2014.