Jak obliczyć moment siły?
Moment siły mówi, jak skutecznie dana siła obraca ciało wokół osi. Zależy nie tylko od tego, jak mocno naciskasz, ale też od tego, jak daleko od osi. Dlatego długi klucz odkręca śrubę, której krótkim nie ruszysz, a dziecko na huśtawce równoważy dorosłego, jeśli tylko siedzi dalej od środka.
Wzór i przykład
M = F × r, warunek równowagi: F1 × r1 = F2 × r2
- Naciskamy klucz siłą 100 niutonów.
- Ramię, czyli długość klucza, wynosi 0,5 metra.
- Moment siły: 100 × 0,5 = 50 niutonometrów.
- Ten sam moment na ramieniu 2 metrów wymaga siły 50 ÷ 2 = 25 niutonów.
- Zysk na sile wynosi więc 4 razy, bo ramię jest cztery razy dłuższe.
| Siła | Ramię | Moment |
|---|---|---|
| 100 N | 0,25 m | 25 N·m |
| 100 N | 0,5 m | 50 N·m |
| 200 N | 0,25 m | 50 N·m |
| 50 N | 2 m | 100 N·m |
| 500 N | 0,3 m | 150 N·m |
Moment dokręcania konkretnej śruby znajdziesz w kalkulatorze momentu dokręcania, zamianę niutonometrów na funtostopy w przeliczniku momentu obrotowego, a siłę z masy i przyspieszenia w kalkulatorze drugiej zasady dynamiki.
Najczęstsze pytania
Jak obliczyć moment siły?
Mnożymy siłę przez długość ramienia: M = F × r. Siła 100 niutonów na ramieniu 0,5 metra daje moment 50 niutonometrów.
Dlaczego dłuższym kluczem łatwiej odkręcić śrubę?
Bo ten sam moment uzyskujesz mniejszą siłą. Żeby dokręcić śrubę momentem 50 niutonometrów, kluczem o długości 0,25 metra trzeba naciskać siłą 200 niutonów, a kluczem 0,5 metra już tylko 100 niutonów.
Jak działa dźwignia?
Iloczyn siły i ramienia musi być po obu stronach taki sam. Siła 100 niutonów na ramieniu 0,5 metra równoważy siłę 25 niutonów przyłożoną na ramieniu 2 metrów.
Jak wyważyć huśtawkę, gdy dzieci mają różną masę?
Cięższe dziecko siada bliżej osi. Dziecko o masie 30 kg w odległości 2 metrów równoważy dziecko o masie 40 kg siedzące 1,5 metra od środka, bo 30 × 2 równa się 40 × 1,5.
Jaka jest jednostka momentu siły?
Niutonometr, zapisywany jako N·m. To nie to samo co dżul, mimo że wymiar jest identyczny: dżul opisuje pracę wykonaną wzdłuż drogi, a niutonometr obrót wokół osi.