Moment siły

W tym wpisie:

1. Czym jest moment siły

2. Wzór na moment siły

3. Jednostka momentu siły

4. Znakowanie momentu siły

5. Jak obliczyć moment siły względem punktu

6. Kiedy moment siły jest zerowy

Moment siły to iloczyn wartości siły i odległości między punktem przyłożenia siły a punktem, w którym obliczamy moment. Potocznie nazywany: "siła razy ramię".

Rys.1. Moment siły względem punktu

Wzór na moment siły

gdzie:

F - wartość siły w [N]

r - odległość między punktem przyłożenia siły a punktem w którym obliczamy moment w [m]

Jednostka momentu

Jednostką momentu w układzie SI jest [Nm] - Newton razy metr

Znakowanie momentu

​Znak momentu : - plus (+) - obrót siły dookoła punktu O przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, - minus (-) - obrót siły dookoła punktu O zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

Bardziej "naukowa" definicja momentu siły to przedstawiająca go jako iloczyn wektorowy. Możesz znaleźć taką definicję w Wikipedii:

Moment siły względem punktu O – iloczyn wektorowy promienia wodzącego r, o początku w punkcie O i końcu w punkcie przyłożenia siły oraz siły F.

Rys.2. Moment siły jako wektor

Kierunek i zwrot tego wektora wyznaczymy stosując regułę "prawej ręki". Bierzemy prawą dłoń, zgięte palce ustawiamy zgodnie kierunkiem działania siły "F", wyprostowany kciuk wskaże Ci kierunek i zwrot wektora momentu siły.

Rys.3. Reguła prawej dłoni - zwrot momentu siły

Jak obliczyć moment siły?

Aby obliczyć moment, musimy przemyśleć trzy kwestie:

1. Jaką siłę chcemy uwzględnić?

2. Względem którego punktu liczymy moment?

3. Jakie jest ramię, na którym działa ta siła?

No właśnie potrzebujemy wartość siły i mnożymy ją przez ramię. Ramię czyli najkrótsza odległość łącząca punkt przyłożenia siły i punkt w którym chcemy obliczyć moment. Poniżej kilka przykładów.

Rys.2. Przykład obliczenia momentu siły względem punktu.

Pierwszy przykład łatwy na rozgrzewkę. Mamy siłę i możemy wyznaczyć odcinek łączący tą siłę z punktem "O". Odcinek jest pod kątem 90 stopni do kierunku siły. Wynik Mo= 40 [Nm]. Znak dodatni ponieważ siła obraca wokół punktu "O" przeciwnie do wskazówek zegara.

Rys.2. Przykład obliczenia momentu siły względem punktu.

Drugi przykład trochę bardziej złożony. Mamy siłę dla której nie tak łatwo wyznaczyć odległość do punktu "O". Jak zobaczysz na Rys.2 po prawej stronie rozkładamy siłę F na dwie składowe: poziomą oraz pionową. I teraz już w łatwy sposób znajdujemy odcinki łączące punkt z kierunkiem działania tych składowych, nazwałem je rx=3m i ry=5m.

Poniżej obliczenia momentu siły względem punktu "O":

Kiedy moment siły jest równy zero

Moment siły będzie równy zero jeśli jedno ze składników równania będzie zerowe:

• Siła F=0

• ramię r=0 - czyli siła przechodzi przez punkt względem, którego liczymy moment siły.

To tyle w temacie momentu siły, pozdrawiam 😊