Момент сили: правило і застосування

Майже дві тисячі років проіснувало правило важеля, відкрите Архімедом ще в третьому столітті до нашої ери, поки в сімнадцятому столітті з легкої руки французького вченого Варіньона не отримало більш загальну форму.

Правило моменту сил

Було введено поняття моменту сил. Момент сили – це фізична величина, що дорівнює добутку сили на її плече:

M = Fl, Де

    M – момент сили; F – сила; L – плече сили.

З правила рівноваги важеля безпосередньо випливає правило моментів сил:

F1/F2 = l2/l1 або, по властивості пропорції F1*l1 = F2*l2, тобто M1 = M2

У словесному вираженні правило моментів сил звучить наступним чином: важіль знаходиться в рівновазі під дією двох сил, якщо момент сили, яка обертає його за годинниковою стрілкою, дорівнює моменту сили, яка обертає його проти годинникової стрілки.

Правило моментів сил справедливо для будь-якого тіла, закріпленого навколо нерухомої осі. На практиці момент сили знаходять таким чином: за напрямом дії сили проводять лінію дії сили. Потім з точки, в якій знаходиться вісь обертання, проводять перпендикуляр до лінії дії сили. Довжина цього перпендикуляра буде дорівнювати плечу сили. Помноживши значення модуля сили на її плече, отримуємо значення моменту сили відносно осі обертання. Тобто, ми бачимо, що момент сили характеризує обертаючу дію сили. Дія сили залежить і від самої сили і від її плеча.

Застосування правила моментів сил у різних ситуаціях

Звідси випливає застосування правила моментів сил у різних ситуаціях. Наприклад, якщо ми відкриваємо двері, то штовхати її ми будемо в районі ручки, тобто, подалі від петель.

Можна виконати елементарний досвід і переконатися, що штовхати двері тим легше, чим далі ми докладаємо силу від осі обертання.

Так як, щоб моменти сил при різних плечах були рівні, треба, щоб більшому плечу відповідала менша сила і навпаки, меншому плечу відповідала велика. Чим ближче до осі обертання ми докладаємо силу, тим вона повинна бути більше. Чим далі від осі ми впливаємо важелем, обертаючи тіло, тим меншу силу нам необхідно буде докласти. Числові значення легко знаходяться з формули для правила моментів.

Саме виходячи з правила моментів сил ми беремо лом або довгу палицю, якщо нам треба підняти щось важке, і, підсунувши під вантаж один кінець, тягнемо брухт біля іншого кінця. З цієї ж причини шурупи ми вкручуємо викруткою з довгою ручкою, а гайки закручуємо довгим гайковим ключем.

За одиницю моменту сили прийнятий ньютон на метр (1 Н/м). Це момент сили 1 ньютон, що має Плече в 1 метр.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 3.50 out of 5)

Момент сили: правило і застосування