Šajā video ir sniegta detalizēta pamācība, kā aprēķināt griezes momentu, īpaši pievēršoties bieži sastopamajai problēmai, kad spēks tiek pielikts leņķī. Instruktors cenšas mazināt satraukumu, kas saistīts ar griezes momenta uzdevumiem, skaidri izskaidrojot jēdzienus un formulas.
Apskatītās tēmas
- Kas ir griezes moments?: Griezes moments tiek iepazīstināts kā spēks, kas liek objektam griezties.
- Rotācijas ass noteikšana: Pirmais būtiskais solis jebkurā griezes momenta uzdevumā ir noteikt punktu, ap kuru objekts griezīsies (piemēram, virpuļdurvju centrs, durvju eņģe).
R vektors: Video definē R kā pozīcijas vektoru, kas vērsts no rotācijas ass uz punktu, kurā tiek pielikts spēks.
- 1. metode: Spēka perpendikulārās komponentes izmantošana
- Formula ir Griezes moments = F_perpendikulārais * R.
- Tikai tā spēka komponente, kas ir perpendikulāra
R vektoram, rada griezes momentu.
- Spēka komponente, kas ir paralēla
R vektoram, rotāciju neizraisa.
- 2. metode: Pilnā formula
- Formula ir Griezes moments = F * R * sin(θ).
- Šī formula tiek piedāvāta kā tiešāks veids, kā risināt griezes momenta uzdevumus.
F ir kopējā spēka lielums.
R ir R vektora garums.
θ (teta) ir leņķis starp F vektoru un R vektoru.
- Leņķa (θ) atrašana: Instruktors paskaidro, ka, lai gan tehniski leņķis starp diviem vektoriem tiek definēts, kad to sākumpunkti ir savienoti, formula darbojas arī tad, ja izmanto leņķi, kad to galapunkti ir savienoti. Turklāt, tā kā
sin(θ) = sin(180° - θ), var izmantot blakusleņķi un joprojām iegūt pareizu atbildi, kas vienkāršo procesu.
Atslēgvārdi
- Griezes moments
- Spēks
- Rotācijas ass
- R vektors (pozīcijas vektors)
- Perpendikulārā komponente
- Paralēlā komponente
- Sinuss (sin)
- Leņķis
- Ņūtoni (N)
- Ņūtonmetri (Nm)
- Vektori
Darbības un piemēri
- Jēdzieniskā analoģija: Video izmanto piemēru ar stikla virpuļdurvju stumšanu vai parastu durvju atvēršanu, lai paskaidrotu, kāpēc spēks, kas pielikts tālāk no ass (piemēram, pie durvju roktura), rada lielāku griezes momentu nekā spēks, kas pielikts tuvāk asij (pie eņģes).
- Pirmais aprēķina piemērs:
- Uzdevums: Atrast griezes momentu, ko rada 10 N spēks, kas pielikts 30° leņķī 2 metru attālumā no ass.
- 1. metode: Spēks tiek sadalīts paralēlajā un perpendikulārajā komponentē. Perpendikulārā komponente tiek aprēķināta kā
10 * sin(30°) = 5 N. Tad griezes moments ir 5 N * 2 m = 10 Nm.
- 2. metode: Tiek izmantota pilnā formula
F * R * sin(θ): 10 N * 2 m * sin(30°) = 10 Nm.
- Otrais aprēķina piemērs:
- Uzdevums: Atrast griezes momentu, ko rada 20 N spēks, kas pielikts 60° leņķī 1 metra attālumā no ass, kur
R vektors un F vektors ir vērsti vispārēji pretējos virzienos.
- Darbība: Instruktors demonstrē, kā atrast patieso leņķi starp F un R vektoriem (120°).
- Aprēķins: Griezes moments tiek aprēķināts, izmantojot
20 N * 1 m * sin(120°).
- Galvenā atziņa: Instruktors parāda, ka, izmantojot doto 60° leņķi (
sin(60°)), tiek iegūts tāds pats rezultāts, jo 60° un 120° ir blakusleņķi.
Eksperta komentārs
Šajā video, izmantojot konkrētus skaitliskus piemērus, tiek skaidrots, kā noteikt spēka momentu gadījumā, kad spēks ir pielikts svirai leņķī. Aplūkota situācija, kur svirai pielikts 10 N liels spēks noteiktā leņķī, un uzsvērts, ka spēka momenta aprēķinam vispirms jāizvēlas rotācijas ass. Parādīts, ka spēka moments tiek aplūkots attiecībā pret konkrētu asi un ka spēkam jābūt pieliktam punktā, kas nesakrīt ar rotācijas asi. Ieviests spēka pleca vektors kā vektors, kas savieno rotācijas asi ar spēka pielikšanas punktu, un analizēts, kura spēka komponente izraisa rotāciju. Detalizēti parādīts, ka rotāciju izraisa tikai spēka komponente, kas ir perpendikulāra spēka plecam, un iegūta sakarība spēka momenta aprēķinam spēkam, kas vērsts leņķī. Video turpinājumā aplūkots vēl viens piemērs ar citu spēka lielumu, virzienu un pielikšanas punktu, uzsverot, kā mainās leņķis starp spēka un spēka pleca vektoriem un kā tas ietekmē spēka momenta vērtību.
Jēdzieni: rotācijas ass, spēka plecs, spēka moments.
Piezīme par terminoloģiju un pieeju. Video izmantotā pieeja atšķiras no mācību literatūrā latviešu valodā bieži sastopamās definīcijas, kur spēka plecs tiek definēts kā attālums no rotācijas ass līdz spēka darbības taisnei un spēka moments — kā spēka un spēka pleca reizinājums, neanalizējot spēka komponentes. Video izmantotā pieeja balstās uz spēka komponentes, kas ir perpendikulāra spēka plecam, izmantošanu, iegūstot sakarību M=Frsinθ. Abas pieejas ir savstarpēji saskaņotas un dod vienu un to pašu rezultātu, ja spēka moments tiek noteikts korekti.