Isi
Bayangkan ini: Anda harus melepaskan baut dari papan kayu. Anda menemukan kunci pas berukuran benar dan amankan ke baut. Untuk mulai melonggarkan kunci pas, Anda perlu memegang pegangan dan menarik atau mendorong ke arah yang tegak lurus terhadap pegangan kunci pas. Mendorong sepanjang arah kunci pas tidak akan menerapkan torsi ke baut, dan itu tidak akan melonggarkan.
Torsi adalah pengaruh yang dihitung dari gaya yang mempengaruhi gerakan rotasi, atau menyebabkan rotasi pada sumbu.
Fisika Torsi Umum
Formula untuk menentukan torsi, τ aku s τ = r × F, dimana r adalah lengan tuas dan F adalah kekuatan. Ingat, r, τ, dan F semua kuantitas vektor, sehingga operasi bukan perkalian skalar, tetapi produk lintas vektor. Jika sudut, θ, antara lengan tuas dan kekuatan diketahui, maka besarnya torsi dapat dihitung sebagai τ = r F sin (θ).
Unit torsi standar atau SI adalah Newton meter, atau Nm.
Torsi bersih berarti menghitung torsi yang dihasilkan dari n kekuatan kontribusi yang berbeda. Jadi:
Sigma ^ n_i vec { tau} = Sigma ^ n_i r_i F_i sin ( theta)Sama seperti dalam kinematika, jika jumlah torsi adalah 0, maka objek berada dalam kesetimbangan rotasi, artinya tidak dipercepat atau diperlambat.
Kosakata untuk Fisika Torsi
Persamaan torsi penuh sesak dengan informasi penting tentang bagaimana torsi dihasilkan, dan bagaimana menghitung torsi neto. Memahami istilah-istilah dalam persamaan akan membantu Anda menyelesaikan perhitungan torsi net umum.
Pertama, sumbu rotasi adalah titik di mana rotasi akan terjadi. Untuk contoh torsi kunci pas, sumbu rotasi adalah melalui pusat baut, karena kunci pas akan berputar di sekitar baut. Untuk melihat-lihat, sumbu rotasi adalah tengah bangku, di mana titik tumpu ditempatkan, dan anak-anak di ujung gergaji menerapkan torsi.
Selanjutnya, jarak antara sumbu rotasi dan gaya yang diberikan disebut lengan tuas. Menentukan lengan tuas dapat menjadi rumit karena merupakan besaran vektor, sehingga berpotensi ada banyak lengan tuas, tetapi hanya satu yang benar.
Terakhir, garis aksi adalah garis imajiner yang dapat diperpanjang dari gaya yang diberikan untuk menentukan lengan tuas.
Contoh Perhitungan Torsi
Cara terbaik untuk memulai sebagian besar masalah fisika adalah menggambar situasi. Kadang-kadang gambar itu digambarkan sebagai diagram benda bebas (FBD), di mana objek di mana gaya bertindak bertindak, dan gaya digambarkan sebagai panah dengan arah dan besarnya dilabeli. Informasi penting lainnya untuk ditambahkan ke FBD Anda adalah sumbu koordinat, dan sumbu rotasi.
Untuk pemecahan untuk torsi net, diagram benda bebas yang akurat sangat penting.
Langkah 1: Gambar FBD dan sertakan sumbu koordinat. Beri label sumbu rotasi.
Langkah 2: Gambar semua gaya yang bekerja pada tubuh, menggunakan informasi yang diberikan untuk secara akurat menempatkan gaya relatif terhadap sumbu rotasi.
Langkah 3: Untuk menentukan lengan tuas (yang kemungkinan diberikan pada masalah), perpanjang garis aksi dari gaya, sehingga lengan tuas dapat ditarik melalui sumbu rotasi dan tegak lurus terhadap gaya.
Langkah 4: Informasi dari masalah dapat memberikan informasi tentang sudut antara lengan tuas dan gaya, sehingga kontribusi terhadap torsi dapat dihitung: τsaya = rsaya Fsaya dosa (θsaya).
Langkah 5: Jumlahkan setiap kontribusi dari masing-masing gaya N, untuk menentukan torsi neto.