Definition von Drehmoment in der Physik

Drehmoment (auch als Moment oder Moment der Kraft bezeichnet) ist die Tendenz einer Kraft, die Drehbewegung eines Körpers zu verursachen oder zu ändern. Es ist eine Dreh- oder Wendekraft auf ein Objekt. Das Drehmoment wird durch Multiplikation von Kraft und Abstand berechnet. Es ist eine Vektorgröße, dh sie hat sowohl eine Richtung als auch eine Größe. Entweder ändert sich die Winkelgeschwindigkeit für das Trägheitsmoment eines Objekts oder beides.

Einheiten des Drehmoments

Das für das Drehmoment verwendete Internationale Maßsystem (SI-Einheiten) ist Newtonmeter oder N * m. Obwohl Newtonmeter gleich Joule sind, sollten alle Messungen in Newtonmetern angegeben werden, da Drehmoment und Energie nicht funktionieren. Das Drehmoment wird durch den griechischen Buchstaben tau dargestellt: τ in Berechnungen. Wenn es das Moment der Kraft genannt wird, wird es durch dargestellt M. In imperialen Einheiten können Sie Pfund-Kraft-Füße (lb lft) sehen, die möglicherweise als Pfund-Fuß mit der implizierten "Kraft" abgekürzt werden.

Wie das Drehmoment funktioniert

Die Größe des Drehmoments hängt davon ab, wie viel Kraft angewendet wird, wie lang der Hebelarm ist, der die Achse mit dem Punkt verbindet, an dem die Kraft angewendet wird, und von dem Winkel zwischen dem Kraftvektor und dem Hebelarm.

Die Entfernung ist der Momentarm, der oft mit r bezeichnet wird. Es ist ein Vektor, der von der Rotationsachse zu dem Punkt zeigt, an dem die Kraft wirkt. Um mehr Drehmoment zu erzeugen, müssen Sie eine Kraft anwenden, die weiter vom Drehpunkt entfernt ist, oder Sie müssen mehr Kraft anwenden. Wie Archimedes sagte, konnte er die Welt bewegen, wenn man ihm einen Platz zum Stehen gab, der lang genug war. Wenn Sie auf eine Tür in der Nähe der Scharniere drücken, müssen Sie mehr Kraft aufwenden, um sie zu öffnen, als wenn Sie auf die Türklinke zwei Fuß von den Scharnieren entfernt gedrückt haben.

Wenn der Kraftvektor θ = 0 ° oder 180 ° bewirkt die Kraft keine Drehung der Achse. Es würde entweder von der Rotationsachse weggeschoben, weil es in der gleichen Richtung ist, oder es würde in Richtung der Rotationsachse geschoben. Der Drehmomentwert für diese beiden Fälle ist Null.

Die effektivsten Kraftvektoren zur Erzeugung des Drehmoments sind θ = 90 ° oder -90 °, die senkrecht zum Positionsvektor stehen. Es wird das meiste tun, um die Rotation zu erhöhen.

Die rechte Regel für das Drehmoment

Ein schwieriger Teil der Arbeit mit dem Drehmoment besteht darin, dass es mit einem Vektorprodukt berechnet wird. Das Drehmoment ist in Richtung der Winkelgeschwindigkeit, die von ihm erzeugt werden würde, also ist die Änderung der Winkelgeschwindigkeit in Richtung des Drehmoments. Verwenden Sie Ihre rechte Hand und drehen Sie die Finger Ihrer Hand in die durch die Kraft verursachte Drehrichtung, und Ihr Daumen zeigt in Richtung des Drehmomentvektors.

Netto-Drehmoment

In der realen Welt sieht man oft mehr als eine Kraft, die auf ein Objekt einwirkt, um ein Drehmoment zu verursachen. Das Nettodrehmoment ist die Summe der einzelnen Drehmomente. Im Rotationsgleichgewicht gibt es kein Nettodrehmoment auf das Objekt. Es kann einzelne Drehmomente geben, die sich jedoch zu Null addieren und sich gegenseitig aufheben.

Quellen und weiterführende Literatur

• Giancoli, Douglas C. "Physik: Prinzipien mit Anwendungen", 7. Aufl. Boston: Pearson, 2016. 
• Walker, Jearl, David Halliday und Robert Resnick. "Fundamentals of Physics", 10. Aufl. London: John Wiley und Söhne, 2014.