Tork & Kaldıraç Yasası
Kaldıraç Yasası
Bir kuvvetin bir şeyi bir mil etrafında döndürme yeteneği, hem ne kadar sert ittiğine hem de mile ne kadar uzaktan ittiğine bağlıdır. Milden daha uzakta uygulanan aynı kuvvet daha fazla döndürme gücü yaratır, bu yüzden uzun bir İngiliz anahtarı inatçı bir cıvatayı kısa bir anahtardan daha kolay gevşetir.
Formül
τ = r · F
- τ — tork (N·m): bir kuvvetin bir mil etrafındaki döndürme gücü
- r — kaldıraç kolu (m): milden kuvvetin uygulandığı yere olan mesafe
- F — kuvvet (N): kaldıraç koluna dik uygulanan itme ya da çekme
Çözümlenmiş Örnek
Cıvatadan 0,5 metre uzaktaki bir noktada, bir İngiliz anahtarına dik olarak 20 N kuvvetle itiyorsun. Ne kadar tork uyguluyorsun?
- r = 0.5 m
- F = 20 N
- τ = r · F
- τ = 0.5 m × 20 N
τ = 10 N·m
Kendini test et
Aynı 20 N kuvvet şimdi 0,5 metre yerine 1 metrelik bir kaldıraç kolunda uygulanıyor. Yeni tork nedir?
- 10 N·m
- Doğru cevap: 20 N·m
- 40 N·m
Doğru! Tork, kaldıraç koluyla doğrudan orantılıdır: 1 m × 20 N = 20 N·m.
Bir tahterevallinin bir tarafında milden 1 metre uzakta 40 N'lik bir ağırlık duruyor. Onu dengelemek için diğer tarafta milden 2 metre uzakta ne kadar kuvvet gerekir?
- Doğru cevap: 20 N
- 40 N
- 80 N
Tam olarak doğru — denge, r₁F₁ = r₂F₂ demektir: 1 m × 40 N = 2 m × F₂, yani F₂ = 20 N.
Nerede Görürsün
Uzun bir anahtar, sıkışmış bir civatayı kısa olanından daha kolay gevşetir; kapı kolu menteşeden uzakta durur, böylece küçük bir itiş ağır bir kapıyı açar; ve tahterevalli, hafif bir kişi pivottan ağır bir kişiden daha uzakta oturduğunda dengelenir. Üçü de aynı kuralı takip eder: bir pivot'ten daha uzakta uygulanan kuvvetin döndürme etkisi daha fazladır.
Yaygın Hatalar
Daha büyük bir kuvvetin bir pivot noktasında her zaman kazanacağını düşünmek kolaydır, ama daha uzakta uygulanan daha küçük bir kuvvet, yakın yerde uygulanan daha büyük bir kuvveti yenebilir — işte kaldıracın tamamı bu noktaya dayanır. Öğrenciler ayrıca bu fikri aşırı genişletirler: kaldıraç koluna dik olan kuvvetin yalnızca bileşeni torkta katkıda bulunur, bu nedenle doğrudan pivot'e doğru gönderilen bir kuvvet hiçbir şeyi döndürmez.
Nasıl Bağlantılı
Torque, Newton'un ikinci yasasının rotasyonel karşılığıdır — kuvvet doğrusal ivmeye neden olur, torque rotasyonel ivmeye neden olur, aynı temel mantıkla. Merkezcil kuvvet, sonra, düz çizgili Newtoncu kuvvete geri döner ancak bir şeyin sabit bir pivot yerine daire içinde hareket ettiği özel durum için.