Крутящийся момент это: Мощность и крутящий момент — что это?

Содержание

Мощность и крутящий момент — что это?

ЧТО ТАКОЕ ЛОШАДИНАЯ СИЛА?

— У тебя сколько сил? — такой вопрос слышал любой, кто хоть немного касался мира автомобилей. Никому даже пояснять не надо, какие силы на самом деле имеются в виду — лошадиные. Именно в них мы привыкли оценивать мощность мотора, одну из важнейших потребительских характеристик машины.

Уже и гужевого транспорта практически не осталось даже в деревнях, а эта единица измерения живёт и здравствует больше ста лет. А ведь лошадиная сила — величина, по сути, нелегальная. Она не входит в международную систему единиц (полагаю, многие со школы помнят, что называется она СИ) и потому не имеет официального статуса. Более того, Международная организация законодательной метрологии требует как можно скорее изъять лошадиную силу из обращения, а директива ЕС 80/181/EEC от 1 января 2010 прямо обязует автопроизводителей использовать традиционные «л.с.» только как вспомогательную величину для обозначения мощности.

Но не зря считается, что привычка — вторая натура. Ведь говорим же мы в обиходе «ксерокс» вместо копир и обзываем клейкую ленту «скотчем». Вот и непризнанные «л.с.» сейчас используют не только обыватели, но и едва ли не все автомобильные компании. Какое им дело до рекомендательных директив? Раз покупателю удобнее — пусть так и будет. Да что там производители — даже государство на поводу идёт. Если кто забыл, в России транспортный налог и тариф ОСАГО именно от лошадиных сил высчитываются, как и стоимость эвакуации неправильно припаркованного транспорта в Москве.

Лошадиная сила родилась в эпоху промышленной революции, когда потребовалось оценить, насколько эффективно механизмы заменяют животную тягу. По наследству от стационарных двигателей эта условная единица измерения мощности со временем перешла и на автомобили

И никто бы к этому не придирался, если не одно весомое «но». Задуманная, чтобы упростить нам жизнь, лошадиная сила на самом деле вносит путаницу.

Ведь появилась она в эпоху промышленной революции как совершенно условная величина, которая не то что к автомобильному мотору, даже к лошади имеет достаточно опосредованное отношение. Смысл этой единицы в следующем — 1 л.с. достаточно, чтобы поднять груз массой 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Фактически, это сильно усреднённый показатель производительности одной кобылы. И не более того.

Иными словами, новая единица измерения очень пригодилась промышленникам, добывавшим, к примеру, уголь из шахт, и производителям соответствующего оборудования. С её помощью было проще оценить преимущество механизмов над животной силой. А поскольку приводились станки уже паровыми, а позднее и керосиновыми двигателями, то «л.с.» перешли по наследству и к самобеглым экипажам.

Джеймс Уатт — шотландский инженер, изобретатель, учёный, живший в XVIII — начале XIX века. Именно он ввёл в обращение как «нелегальную» сейчас лошадиную силу, так и официальную единицу измерения мощности, которую назвали его именем

По иронии судьбы изобрёл лошадиную силу человек, именем которого названа официальная единица измерения мощности — Джеймс Уатт. А поскольку ватт (а точнее, применительно к могучим машинам, киловатт — кВт) к началу XIX века тоже активно входил в оборот, пришлось две величины как-то приводить друг к другу. Вот здесь-то и возникли ключевые разногласия. Например, в России и большинстве других европейских стран приняли так называемую метрическую лошадиную силу, которая равна 735,49875 Вт или, что сейчас нам более привычно, 1 кВт = 1,36 л.с. Такие «л.с.» чаще всего обозначают PS (от немецкого Pferdestärke), но есть и другие варианты — cv, hk, pk, ks, ch… При этом в Великобритании и ряде её бывших колоний решили пойти своим путём, организовав «имперскую» систему измерений с её фунтами, футами и прочими прелестями, в которой механическая (или, по-другому, индикаторная) лошадиная сила составляла уже 745,69987158227022 Вт. А дальше — пошло-поехало. К примеру, в США придумали даже электрическую (746 Вт) и котловую (9809,5 Вт) лошадиные силы.

Вот и получается, что один и тот же автомобиль с одним и тем же двигателем в разных странах на бумаге может иметь разную мощность. Возьмём, например, популярный у нас кроссовер Kia Sportage — в России или Германии по паспорту его двухлитровый турбодизель в двух вариантах развивает 136 или 184 л.с., а в Англии — 134 и 181 «лошадку». Хотя на самом деле отдача мотора в международных единицах составляет ровно 100 и 135 кВт — причём в любой точке земного шара. Но, согласитесь, звучит непривычно. Да и цифры уже не такие впечатляющие. Поэтому автопроизводители и не спешат переходить на официальную единицу измерения, объясняя это маркетингом и традициями. Это как же? У конкурентов будет 136 сил, а у нас всего 100 каких-то кВт? Нет, так не пойдёт…

КАК ИЗМЕРЯЮТ МОЩНОСТЬ?

Впрочем, «мощностные» хитрости игрой с единицами измерения не ограничиваются. До последнего времени её не только обозначали, но даже измеряли по-разному. В частности, в Америке долгое время (до начала 1970-х годов) автопроизводители практиковали стендовые испытания двигателей, раздетых догола — без навески вроде генератора, компрессора кондиционера, насоса системы охлаждения и с прямоточной трубой вместо многочисленных глушителей.

Само собой, сбросивший оковы мотор легко выдавал процентов на 10-20 больше «л.с.», так необходимых менеджерам по продажам. Ведь в тонкости методики испытаний мало кто из покупателей вдавался.

Другая крайность (но гораздо более приближенная к реальности) — снятие показателей прямо с колёс автомобиля, на беговых барабанах. Так поступают гоночные команды, тюнинговые мастерские и прочие коллективы, которым важно знать отдачу мотора с учётом всех возможных потерь, и трансмиссионных в том числе.

Мощность также зависит от того, как её измерять. Одно дело крутить на стенде «голый» мотор без навесного оборудования и совсем другое — снимать показания с колёс, на беговых барабанах, с учётом трансмиссионных потерь. Современные методики предлагают компромиссный вариант — стендовые испытания двигателя с необходимой для его автономной работы навеской

Но в итоге за образец в различных методиках вроде европейских ECE, DIN или американских SAE приняли компромиссный вариант. Когда двигатель устанавливают на стенде, но со всей необходимой для бесперебойного функционирования навеской, включая стандартный выпускной тракт. Снять можно только оборудование, относящееся к другим системам машины (к примеру, компрессор пневмоподвески или насос гидроусилителя руля). То есть тестируют мотор ровно в том виде, в котором он фактически стоит под капотом автомобиля. Это позволяет исключить из финального результата «качество» трансмиссии и определить мощность на коленвале с учётом потерь на привод основных навесных агрегатов. Так, если говорить о Европе, то эту процедуру регламентирует директива 80/1269/EEC, впервые принятая ещё в 1980 году и с тех пор регулярно обновляемая.

ЧТО ТАКОЕ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ?

Но если мощность, как говорят в Америке, помогает автомобили продавать, то двигает их вперёд крутящий момент. Измеряют его в ньютон-метрах (Н∙м), однако у большинства водителей до сих пор нет чёткого представления об этой характеристике мотора. В лучшем случае обыватели знают одно — чем выше крутящий момент, тем лучше. Почти как с мощностью, не правда ли? Вот только чем тогда «Н∙м» отличаются от «л.с.».?

На самом деле, это связанные величины. Более того, мощность — производная от крутящего момента и оборотов мотора. И рассматривать их по отдельности просто нельзя. Знайте — чтобы получить мощность в ваттах необходимо крутящий момент в ньютон-метрах умножить на текущее число оборотов коленвала и коэффициент 0,1047. Хотите привычные лошадиные силы? Нет проблем! Делите результат на 1000 (таким образом получатся киловатты) и умножайте на коэффициент 1,36.

Чтобы обеспечить дизелю (на фото слева) высокую степень сжатия, инженеры вынуждены делать его длинноходным (это когда ход поршня превышает диаметр цилиндра). Поэтому у таких моторов крутящий момент конструктивно получается большим, но предельное число оборотов приходится ограничивать ради повышения ресурса. Разработчикам бензиновых агрегатов, наоборот, проще получить высокую мощность — детали здесь не такие массивные, степень сжатия меньше, так что двигатель можно сделать короткоходным и высокооборотным. Впрочем, в последнее время различие между дизелями и бензиновыми агрегатами постепенно стирается — они становятся всё более похожими как по конструкции, так и по характеристикам

Выражаясь техническим языком, мощность показывает, сколько работы способен выполнить мотор за единицу времени. А вот крутящий момент характеризует потенциал двигателя к совершению этой самой работы. Показывает сопротивление, которое он может преодолеть. Например, если машина упрётся колёсами в высокий бордюр и не сможет тронуться с места, мощность будет нулевой, так как никакой работы мотор не совершает — движения нет, но крутящий момент при этом развивается. Ведь за то мгновение, пока движок не заглохнет от натуги, в цилиндрах сгорает рабочая смесь, газы давят на поршни, а шатуны стараются привести во вращение коленвал. Иными словами, момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет. То есть именно «Н∙м» являются основной «продукцией» двигателя, которую он производит, превращая тепловую энергию в механическую.

Если проводить аналогии с человеком, «Н∙м» отражают его силу, а «л.с.» — выносливость. Именно поэтому тихоходные дизельные двигатели в силу своих конструктивных особенностей у нас, как правило, тяжелоатлеты — при прочих равных условиях они могут тащить на себе больше и легче преодолевают сопротивление на колёсах, пусть и не так проворно. А вот быстроходные бензиновые моторы скорее относятся к бегунам — нагрузку держат хуже, зато перемещаются быстрее. В общем, действует простое правило рычага — выигрываем в силе, проигрываем в расстоянии или скорости. И наоборот.

Так называемая внешняя скоростная характеристика двигателя отражает зависимость мощности и крутящего момента от оборотов коленвала при полностью открытом дросселе. По идее, чем раньше наступает пик тяги и позже — мощности, тем проще мотору адаптироваться к нагрузкам, его рабочий диапазон увеличивается, что позволяет водителю или электронике реже переключать передачи и почём зря не жечь топливо.

На этих графиках видно, что бензиновый двухлитровый турбомотор (справа) выигрывает по этому показателю у турбодизеля аналогичного объёма, но уступает ему в абсолютной величине крутящего момента

Как это выражается на практике? В первую очередь, надо понять, что именно кривые крутящего момента и мощности (вместе, а не по отдельности!) на так называемой внешней скоростной характеристике двигателя будут раскрывать его истинные возможности. Чем раньше достигается пик тяги и позже пик мощности, тем лучше мотор приспособлен к своим задачам. Возьмём простой пример — автомобиль движется по ровной дороге и вдруг начинается подъём. Сопротивление на колёсах возрастает, так что при неизменной подаче топлива обороты станут падать. Но если характеристика двигателя грамотная, крутящий момент при этом наоборот начнёт расти. То есть мотор сам приспособится к увеличению нагрузки и не потребует от водителя или электроники перейти на передачу пониже. Перевал пройден, начинается спуск. Машина пошла на разгон — высокая тяга здесь уже не так важна, критичным становится другой фактор — мотор должен успевать её вырабатывать.

То есть на первый план выходит мощность. Которую можно регулировать не только передаточными числами в трансмиссии, а повышением оборотов двигателя.

Здесь уместно вспомнить гоночные автомобильные или мотоциклетные моторы. В силу относительно небольших рабочих объёмов, они не могут развить рекордный крутящий момент, зато способность раскручиваться до 15 тысяч об/мин и выше позволяет им выдавать фантастическую мощность. К примеру, если условный двигатель при 4000 об/мин обеспечивает 250 Н∙м и, соответственно, примерно 143 л.с., то при 18000 об/мин он мог бы выдать уже 640,76 л.с. Впечатляет, не правда ли? Другое дело, что «гражданскими» технологиями это не всегда получается добиться.

И, кстати, в этом плане близкую к идеальной характеристику имеют электродвигатели. Они развивают максимальные «ньютон-метры» прямо со старта, а потом кривая крутящего момента плавно падает с ростом оборотов. График мощности при этом прогрессивно возрастает.

Современные моторы «Формулы 1» имеют скромный объём 1,6 л и относительно невысокий крутящий момент. Но за счёт турбонаддува, а главное — способности раскручиваться до 15000 об/мин, выдают порядка 600 л.с. Кроме того, инженеры грамотно интегрировали в силовой агрегат электродвигатель, который в определённых режимах может добавлять ещё 160 «лошадок». Так что гибридные технологии могут работать не только на экономичность

Думаю, вы уже поняли — в характеристиках автомобиля важны не только максимальные значения мощности и крутящего момента, но и их зависимость от оборотов. Вот почему журналисты так любят повторять слово «полка» — когда, допустим, мотор выдаёт пик тяги не в одной точке, а в диапазоне от 1500 до 4500 об/мин. Ведь если есть запас крутящего момента, мощности тоже, скорее всего, будет хватать.

Но всё же лучший показатель «качества» (назовём его так) отдачи автомобильного двигателя — его эластичность, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Она выражается, например, в разгоне от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче или с 80 до 120 км/ч на пятой — это стандартные тесты в автомобильной индустрии. И может случиться так, что какой-нибудь современный турбомотор с высокой тягой на малых оборотах и широченной полкой момента даёт ощущение отличной динамики в городе, но на трассе при обгоне окажется хуже древнего атмосферника с более выгодной характеристикой не только момента, но и мощности…

Так что пусть в последнее время разница между дизельными и бензиновыми агрегатами становится всё более расплывчатой, пусть развиваются альтернативные моторы, но извечный союз мощности, крутящего момента и оборотов двигателя останется актуальным. Всегда.

7.2: Классическая механика

Область классической механики включает изучение тел в движении, особенно физические законы, касающиеся тел, находящихся под воздействием сил. Большинство механических аспектов проектирования роботов тесно связано с концепциями из этой области. В данном блоке описываются несколько ключевых применяемых концепций классической механики.

СКОРОСТЬ — это мера того, насколько быстро перемещается объект. Обозначает изменение положения во времени (проще говоря, какое расстояние способен преодолеть объект за заданный период времени). Данная мера представлена в единицах расстояния, взятых в единицу времени, например, в количестве миль в час или футов в секунду.

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту). Когда измерения представлены в оборотах в минуту (RPM), речь идет о частоте вращения. Есть речь идет об об/мин автомобильного двигателя, это означает, что измеряется скорость вращения двигателя.

УСКОРЕНИЕ – Изменение скорости во времени представляет собой ускорение. Чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость. Если автомобиль развивает скорость от 0 до 60 миль в час за две секунды, в этом случае ускорение больше, чем когда он развивает скорость от 0 до 40 миль в час за тот же период времени. Ускорение — это мера изменения скорости. Отсутствие изменения означает отсутствие ускорения. Если объект движется с постоянной скоростью — ускорение отсутствует.

СИЛА — Ускорение является следствием воздействия сил, которые провоцируют изменение в движении, направлении или форме. Если вы нажимаете на объект, это означает, что вы прикладываете к нему силу. Робот ускоряется под воздействием силы, которую его колеса прикладывают к полу. Сила измеряется в фунтах или ньютонах.

Например, масса объекта воздействует на объект как сила вследствие гравитации (ускорение объекта в направлении центра Земли).

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ – Сила, направленная по кругу (вращение объекта), называется крутящим моментом. Крутящий момент — это вращающая сила. Если к объекту приложен крутящий момент, на границе первого возникает линейная сила. В примере с колесом, катящемся по земле, крутящий момент, приложенный к оси колеса, создает линейную силу на границе покрышки в точке ее контакта с поверхностью земли. Так и определяется крутящий момент — как линейная сила на границе круга. Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент). Крутящий момент измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние, например, фунто-дюймах или ньютон-метрах.

В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности. В этом случае, радиус колеса является расстоянием силы от центра вращения.

Сила = Крутящий момент/Радиус колеса

В примере с рукой робота, удерживающей объект, мы можем рассчитать крутящий момент, требуемый для поднятия объекта. Если объект обладает массой, равной 1 ньютону, а рука имеет длину 0,25 метра (объект располагается на расстоянии 0,25 метра от центра вращения), тогда

Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,25 метра = 0,25 ньютон-метров.

Это означает, что для удержания объекта в неподвижном положении, необходимо применить крутящий момент, равный 0,25 ньютон-метров. Чтобы переместить объект вверх, роботу необходимо приложить к нему крутящий момент, значение которого будет превышать 0,25 ньютон-метров, так как необходимо преодолеть силу гравитации. Чем больше крутящий момент робота, тем больше силы он прикладывает к объекту, тем больше ускорение объекта, и тем быстрее рука поднимет объект.

Пример 7.2

Пример 7.3

Для данных примеров, мы можем рассчитать крутящий момент, необходимый для подъем этих объектов.

Пример 7.2 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,125 метра = 0,125 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна половине длины руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза меньше. Значение длины руки пропорционально значению требуемого крутящего момента. При равных исходных характеристиках объекта, чем короче рука, тем меньший крутящий момент необходим для подъема.

Пример 7.3 — Крутящий момент = Сила * Расстояние = 1 ньютон х 0,5 метра = 0,5 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна удвоенной длине руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза больше.

Еще одна точка зрения относительно ограниченного крутящего момента в соединении руки робота заключается в следующем: более короткая рука сможет поднять объект большей массы, чем более длинная рука; однако, для первой доступная высота подъема объекта будет меньше, чем для второй.

Пример 7.4

Пример 7.5

Эти примеры иллюстрируют руку робота, поднимающую объекты разной массы. Какова взаимосвязь с требуемым количеством крутящего момента?

Пример 4 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = ½ ньютона х 0,25 метра = 0,125 ньютон-метров.

Пример 5 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 2 ньютона х 0,25 метра = 0,5 ньютон-метров.

Эти примеры иллюстрируют уменьшение значения требуемого крутящего момента по мере снижения массы объекта. Масса пропорциональна крутящему моменту, необходимому для ее подъема. Чем тяжелее объект, тем больше крутящий момент, требуемый для его подъема.

Проектировщики роботов должны обратить внимание на ключевые взаимосвязи между значениями крутящего момента, длины руки и массы объекта.

РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы. Количество работы, требуемое для подъема объекта на высоту 20 дюймов, удваивается. Работа также понимается как изменение энергии.

МОЩНОСТЬ — Большинство людей полагает, что мощность является термином из области электрики, но мощность также относится и к механике.

Мощность — это количество работы в единицу времени. Насколько быстро кто-то может выполнить работу?

В робототехнике принято понимать мощность как ограничение, так как соревновательные робототехнические системы имеют ограничения в части выходной мощности. Если роботу требуется поднять массу в 2 ньютона (прилагая 2 ньютона силы), скорость подъема будет ограничиваться количеством выходной мощности робота. Если робот способен произвести достаточное количество мощности, он сможет быстро поднять объект. Если он способен произвести лишь малое количество энергии, подъем объекта будет производиться медленно (либо не будет производиться вообще!).

Мощность определяется как Сила, умноженная на Скорость (насколько быстро выполняется толчок при постоянной скорости), и обычно выражается в Ваттах.

Мощность [Ватты] = Сила [Ньютоны] х Скорость [Метры в секунду]

1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда

Как это применяется в соревновательной робототехнике? К проектам роботов применяются определенные ограничения. Проектировщики соревновательных роботов, использующие систему проектирования VEX Robotics Design, также должны учитывать физические ограничения, связанные с применением электромоторов. Электромотор обладает ограниченной мощностью, поэтому он может производить только определенное количество работы с заданной скоростью.

Примечание: все перспективные концепции имеют базовое описание. Более глубоко обсуждать эти физические свойства учащиеся будут в процессе обучения в ВУЗах, если выберут область STEM в качестве направления обучения.

 

Крутящий момент — что это такое?

Автолюбители постоянно спорят о том, чей двигатель мощнее, но не все знают, из чего складывается этот параметр.Всем знакомый термин «лошадиная сила» был предложен изобретателем Джеймсом Уаттом в восемнадцатом веке. Идея появилась у изобретателя, пока он наблюдал за лошадью, запряженной в машину, поднимавшую уголь из шахты.

Расчеты показали, что одна лошадьспособна за минутуподнять 150 кг угля на высоту 30 метров.Н•м (Ньютон-метр) — единица измерения момента силы, входящая в международную систему единиц«СИ». Лошадиная сила стала «несистемной» величиной для измерения мощности. Одна лошадиная сила равна 735,5 Вт (Ватт — системная единица измерения, названная в честь того же английского ученого). Впоследствии лошадиные силы стали применять для обозначения мощности двигателя автомобиля.

Что интересует людей, изучающих технические характеристики того или иного автомобиля? В первую очередь мощность, затем расход топлива и максимальная скорость. О крутящем моменте вспоминают редко. А зря.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент двигателя – это тяговая характеристика двигателя, которая в отличие от мощности дает весьма отдаленное представление об истинных возможностях автомобиля. Для того чтобы наиболее полно ответить на вопрос: «Крутящий момент что это?», необходимо, прежде всего, уяснить, что момент двигателя и момент на колесах автомобиля – это две большие разницы. Крутящий момент двигателя, будучи величиной, равной силе на плечо (Н*м) – сила давления сгоревших в двигателе газов через поршень и шатун на плечо кривошипа коленвала, показывает лишь потенциал мотора, а сам автомобиль, в конечном итоге, движет крутящий момент на колесах.

Для оценки реальных тягово-динамических возможностей автомобиля на основе крутящего момента двигателя, необходимо провести довольно утомительный расчет крутящего момента на колесах автомобиля. Для данного расчета также понадобятся, указанные в технических характеристиках, величины оборотов двигателя, передаточных чисел КПП и главной передачи, диаметра колес и т.д. Тогда как указанная величина мощности двигателя, не требуя дополнительных данных и расчетов, наглядно демонстрирует тягово-динамические возможности автомобиля, то есть крутящий момент на колесах.

Пример №1. Суперкар мощностью 500 сил с крутящим моментом двигателя 500 Н*м и магистральная фура-тягач с отдачей 500 сил и 2500 Н*м, на колесах, тем не менее, имеют абсолютно равный крутящий момент при движении с одинаковой скоростью на оборотах максимальной мощности: М (момент на колесах, приводящий машины в движение) = N (мощность двигателя) / n (обороты колеса, при условии, что у суперкара и фуры они одинакового диаметра).

Вывод: цифра мощности отражает тягу и динамику автомобиля, а цифра крутящего момента двигателя, не учавствующая в вычислениях, может быть любой и не имеет значения.

Пример №2. Зайдем с другой стороны. Тот же суперкар и фура с вышеуказанными характеристиками (аналоги Porsche 911 GT3 RS 4.0, Scania R500 и многие другие суперкары и грузовики), как правило, имеют максимальные обороты двигателя около 9000 и 1800 соответственно. Для того чтобы компенсировать пятикратную разницу в оборотах (иметь ту же скорость движения), на фуре придется применять в пять раз более «длинную» трансмиссию, которая, соответственно, будет передавать в 5 раз меньше момента на колеса: 2500 Н*м делим на 5 и получаем те же 500 Н*м (приведенный момент), как в суперкаре.

Вывод: мы получили то же равенство тягово-динамического потенциала машин равной мощности, что и в примере №1.

Роль мощности в крутящем моменте

Мощности и крутящему моменту уделяют много внимания, ведь именно они наглядно показывают важнейшие характеристики грузового и легкового транспорта. Более того, эти цифры важны для определения поведения автомобиля в реальных условиях езды.

Крутящий момент — показатель работы двигателя, а мощность — основной показатель выполнения этой работы. Например, редуктор может напрямую влиять на функционирование мотора. Так, пикап для большего крутящего момента способен работать на низкой передаче, к примеру, при выполнении каких-либо задач: транспортировка очень больших и тяжелых грузов. Но если Dodge RAM 1500 или Saturn SL1 поедут на одной передаче, то грузоподъемность первого будет значительно выше по причине большего числа лошадиных сил. Получается, что чем больше производится л.с., тем больше потенциал крутящего момента.

Отметим, что это именно потенциал, который применяется в реальных условиях через трансмиссию и полуоси автомобиля. Соединение этих элементов вместе определяет, как мощность может переходить в крутящий момент.

Чтобы понять всё вышесказанное, рассмотрим отличия трактора от гоночного автомобиля.У гоночного автомобиля л.с. много, однако крутящий момент здесь нужен для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперед, нужно совсем немного работы, так что основная часть мощности направлена на развитие скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же объемом, который вырабатывает столько же л.с. Мощность здесь необходима для работы через редуктор. Как известно, трактор не развивает высоких скоростей, но он может легко буксировать и толкать немалые грузы. Крутящий момент и мощность двигателя тесно связаны, но они выполняют абсолютно разные функции в работе легкового и грузового транспорта.

Как повысить крутящий момент?

Дорогие и сложные способы увеличения мощности и крутящего момента

Дорогостоящие и сложные способы подразумевают внутреннее вмешательство в устройство двигателя автомобиля (технический тюнинг) и требуют значительных временных затрат на исполнение и большого опыта специалиста, осуществляющего тюнинг, а так же очень значительных финансовых вложений со стороны заказчика. При этом разница в работе двигателя автомобиля после осуществления дорогостоящего технического тюнинга будет очень ощутимой, но и заметно скажется на его моторесурсе. В дальнейшем ремонт форсированного двигателя будет сильно бить по карману, если Вам вообще удастся найти исполнителей. К дорогостоящим способам увеличения мощности и крутящего момента двигателя относятся:

Установка наддува на атмосферный двигатель

Это самый дорогостоящий и сложный способ технического тюнинга автомобиля, включающий в себя ряд сложных мероприятий (подбор нагнеталеля, форсирование двигателя, доработка коллекторов, тестирование и т.д. и т.п.). При этом установка наддува может в огромной степени увеличить как мощность, так и крутящий момент за счет значительного увеличения поступаемого в камеру сгорания воздуха. Наддув бывает двух типов: наиболее распространенный турбонаддув (анг. «turbocharger») и механический наддув (компрессор, анг. «supercharger»).

Замена двигателя

Определенно чтобы увеличить мощность и крутящий момент таким способом требуется большой опыт исполнителя и значительные финансовые затраты как на новый мотор, так и на его установку, которая подразумевает под собой ряд мероприятий: определение подходящего двигателя для замены, доработка подкапотного пространства, подключение электрики, замена ЭБУ и прочее.

Форсирование

Подразумевает механическое вмешательство в устройство двигателя: замена определенных его элементов (например, распредвала, дроссельной заслонки или турбины) на спортивные, а так же расточка блока цилиндров, что приведет к увеличению объема мотора и соответственно к увеличению мощности и крутящего момента. Кроме того, двигатель станет намного требовательнее к обслуживанию.

Бюджетные и доступные способы увеличения мощности и крутящего момента

Так же существуют менее затратные и доступные способы, не подразумевающие технического вмешательства в устройство двигателя. Основным принципом подобных методов является устранение ограничителей в работе двигателя, предусмотренных изготовителем в целях соответствия автомобиля экологическим стандартам, а так же в целях снижения числа гарантийных обращений в сервисные центры. К доступным способам увеличения мощности относятся:

Чип-тюнинг

Программная оптимизация работы двигателя, подразумевает собой изменение установленных заводом параметров работы ЭБУ различными методами: с помощью электронных модулей или при помощи ручной корректировки («прошивки») программы блока управления. Электронные модули имеют большой ряд преимуществ перед услугой «прошивки» ЭБУ, а негативные отзывы в их сторону, как правило, не подкреплены никакими фактами. При этом новейшие электронные модули ProRacing OBD способны автоматически, автономно и безопасно увеличивать скоростные характеристики автомобилей. Чип-тюнинг — самый действенный из бюджетных способов увеличения мощности и крутящего момента и не требующий никакого технического вмешательства. Кроме того, грамотный чип-тюнинг способствует снижению расхода топлива.

Доработка или замена системы впуска воздуха

Это достигается установкой фильтра нулевого сопротивления либо полной заменой штатной системы впуска. В первом случае прирост мощности будет в пределах 2-5% за счет снижения сопротивления фильтрующего элемента входящему потоку воздуха, во втором же случае увеличение может быть весьма значительным не только за счет снижения сопротивления фильтра, но и за счет увеличения поступления холодного воздуха. Данный способ заслуживает подробного изучения и требует правильного подхода к осуществлению, иначе можно серьезно навредить двигателю либо просто не ощутить результат.

Доработка или замена системы выпуска выхлопных газов

В угоду экологии, а так же для значительного снижения исходящего шума стандартная система выхлопа в определенной мере ограничивает возможности двигателя. Определенные меры, например, замена катализатора на пламегаситель и удаление антисажевого фильтра, облегчат «выдох» двигателя и обеспечат определенное количество дополнительных лошадиных сил и ньютон-метров. Более дорогим, но и более действенным способом является полная замена штатной выхлопной системы на спортивную. Это даст не только заметную прибавку мощности и крутящему моменту, но и уровняет срок жизни выхлопной системы со сроком жизни автомобиля в целом, т.к. спортивные системы выхлопа изготавливаются из качественной нержавеющей стали.

Использование качественных расходных материалов

Иридиевые свечи зажигания

Данный способ нельзя назвать тюнингом, но это не значит, что им нужно пренебрегать. Использование качественных и дорогих расходных материалов, таких как моторное масло, фильтры, свечи зажигания, а так же топливо, самым непосредственным образом влияют как на мощность, так и на крутящий момент. Отдельным пунктом можно выделить использование дорогих иридиевых или платиновых свечей зажигания, которые очень значительно влияют на работу бензиновых двигателей и способны не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снизить расход топлива.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

что это и за что отвечает?

В характеристиках автомобилей указывают множество параметров, таких как максимальная скорость, мощность, а также крутящий момент двигателя. Если с первыми двумя всё ясно, то о чём говорят цифры крутящего момента, многие водители просто не знают. Для чего же он нужен и как влияет на динамику машины?

Физика движения

Многие водители знают о том, что бензиновые моторы берут лошадиными силами, а дизельные — крутящим моментом. Напомним, что крутящий момент – это произведение силы на длину рычага. В автомобиле этим рычагом является коленчатый вал, именно с него и снимается крутящий момент, который измеряется в ньютонах на метр. Для того чтобы замерить эту силу на двигателе, необходимо приложить к нему нагрузку, например, заставить го что-то тянуть. Чаще всего замер крутящего момента в автомобиле производят путём блокировки колёс и выжиманием полного газа. Чем выше обороты двигателя, тем выше и крутящий момент.

Зачем он нужен в машине?

Мощность и крутящий момент взаимосвязаны в двигателе, они напрямую связаны с оборотами мотора. Размер максимальной мощности влияет на скорость, которую может развить автомобиль. А крутящий момент отвечает за динамику машины. То ускорение, которое получает автомобиль после нажатия на педаль газа, и создаётся благодаря крутящему моменту. Соответственно, чем он выше, тем проще совершать обгоны на трассе и тем быстрее автомобиль разгоняется с места. Чем выше крутящий момент, тем быстрее автомобиль сможет развить свою максимальную мощность и разогнаться до предела.

Выбирая себе новый автомобиль и изучая его технические характеристики, вы должны отдавать предпочтение тем машинам, у которых больший крутящий момент. В обычной городской жизни вы не сможете реализовать все доступные лошадиные силы, а вот большой крутящий момент будет помогать вам на каждом светофоре. Поэтому дизельные моторы привлекают многих автомобилистов тем, что обладают очень хорошей динамикой на низких оборотах и отличной экономичностью.

Фото: интернет-ресурсы

Мощность и крутящий момент – что важнее? Разбираемся в деталях

Энцо Феррари как-то сказал: «Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки». И наверняка создатель одних из лучших гоночных автомобилей своего времени что-то да знал. Но так ли все однозначно? Неужели и впрямь количество лошадиных сил – не более, чем красивая цифра для маркетологов, в то время как крутящий момент – по-настоящему важный показатель мотора, на который обращают внимание истинные автомобилисты?

Сегодня с этим можно поспорить. Со времен, когда Энцо Феррари начинал создавать свои прекрасные машины, автомобильный мир изменился. Дизельные моторы вышли из тени и неслабо так подвинули бензиновые. Даже несмотря на пресловутый “дизельгейт” моторы на тяжелом топливе продолжают пользоваться популярностью, а для некоторых, в том числе и новых моделей их предложено больше, нежели бензиновых. И каждый второй владелец дизеля (по крайней мере, у нас в стране) готов ткнуть носом своих «бензиновых» коллег в превосходство Ньютоно-метров над лошадиными силами (он, конечно, еще и про расход вспомнит). Получается, теперь крутящий момент продает машины, и он же еще и гонки может выигрывать? А на кой черт нам тогда сдались эти лошадиные силы? Ну что же, будем разбираться!

Энцо Ансельмо Феррари — итальянский конструктор, предприниматель и автогонщик. Основатель автомобильной компании «Феррари» и одноимённой автогоночной команды.

Для начала давайте немного познакомимся с нашими сегодняшними противниками. Крутящий момент измеряется в Ньютоно-метрах (Н·м) или килограмм-силах на метр (кгс·м). 1 килограмм-силы на метр приблизительно равен 10 Ньютоно-метрам. Чтобы понять сколько это, давайте представим, что нам нужно закрутить гайку с усилием, скажем, в те самые десять Ньютоно-метров. Для этого необходимо надеть на нее гаечный ключ и приладить к нему рычаг длиной в один метр, а на его край повесить гирьку массой в 1 кг. Тогда на гайке мы получим крутящий момент равный как раз 10 Н·м. Нетрудно посчитать, что для получения усилия в 1 Н·м нам необходима гирька массой 0,1 кг.

Так создается крутящий момент

С моментом немного разобрались, давайте перейдем к мощности. С ней все несколько сложнее. Согласно определению: «Мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени». Значит, мощность характеризует скорость выполнения работы. Чтобы лучше это понять, давайте немного позанудствуем и взглянем на формулу расчета мощности двигателя:

Ne=(Mk×n)÷9549

где Mk – это крутящий момент в Н·м; n – это количество оборотов двигателя за минуту; а число 9549 помогает нам привести результат к нормальным значениям.

Благодаря этой формуле, мы можем рассчитать мощность при любых оборотах, только для этого необходимо знать значение крутящего момента при этих оборотах. Выходит, эти два показателя взаимосвязаны? Да, так и есть. На движение автомобиля влияет усилие, которое генерирует двигатель (крутящий момент), и частота, с которой он его генерирует (обороты). Соотношение этих показателей характеризуется значением мощности мотора. Мощность измеряют в киловаттах или лошадиных силах. В чем между ними разница мы уже разбирались в одном из наших материалов:

Теперь давайте рассмотрим две крайности двигателестроения: дизель от трактора МТЗ-80 и великолепный бензиновый мотор автомобиля Honda S2000. На тракторе установлен четырехцилиндровый дизель объемом 4,75 л. Его максимальная мощность всего лишь 80 л.с, зато крутящий момент – целых 422 Н·м, которые доступны уже с 1500 об/мин. Максимальные же обороты этого двигателя – скромные 2200 об/мин. Дизели, как мы знаем, вообще не любят высокие обороты.

Эти две машины созданы для совершенно разных задач. Трактор – работяга. Ему важен высокий крутящий момент уже на малом ходу. Хонда же – автомобиль для удовольствия. Здесь нужно, чтобы двигатель вез на все деньги.

Бензиновый же мотор Honda S2000 наоборот – обожает их. Он способен крутиться аж до 9200 об/мин, и при объеме всего в два литра выдает целых 250 л.с при 8300 об/мин и немаленькие 218 Н·м при 7300 об/мин. И это без наддува (долгое время этот агрегат был самым высокофорсированным атмосферным двигателем в мире). Выходит, что мотор Honda при меньшем в 2,37 раза объеме имеет почти в два раза меньший момент, и это вполне логично. При этом он почему-то мощнее тракторного в 3,1 раза. Как так получилось? Ведь мы помним, что мощность зависит от крутящего момента. Но зависит она еще и от оборотов, а у трактора они совсем невысокие. Его задача тягать тяжелые веса, для этого нужно большое усилие на колесах и совсем неважна скорость – трактора неспешные ребята.

И вот мы и подошли к сути вопроса. У трактора двигатель большого объема с большой площадью днища поршня и объемом камеры сгорания, давление в которой у дизельного мотора выше, чем у бензинового. Детали этого двигателя достаточно тяжелые, а кривошипно-шатунный механизм имеет более длинные рычаги. Все это приводит к тому, что дизель уже на невысоких оборотах будет создавать много крутящего момента. Гораздо больше, чем компактный двигатель Хонды. Если провести аналогию, то дизельный мотор трактора – это большой и сильный пауэрлифтер. А двигатель Honda S2000 – это, скорее,  спортивный гимнаст. Он не может поднять за раз большой вес, зато он гораздо более быстрый, проворный и может выполнить много работы в короткий промежуток времени.

Только не нужно эту аналогию считать применимой для любого бензинового и дизельного двигателя. Современные дизели далеко ушли от своих предков. Сегодня хорошо настроенный дизель – это тихий, быстрый и очень тяговитый агрегат. Хорошим примером является четырехлитровый V8 с тремя нагнетателями на 435 л. с. и 900 Нм от концерна VAG. Этот мотор превращает Audi SQ7 в самый мощный дизельный кроссовер на планете и катапультирует его с нуля до первой сотни за 4,8 секунды – проворный, однако, пауэрлифтер!

Этот двигатель делает Audi SQ7 самым мощным серийным дизельным кроссовером в мире

Теперь, когда мы поняли, кто есть кто, давайте разберемся с еще одним обстоятельством. Крутящий момент двигателя, проходя через трансмиссию, изменяется. Например, максимальный крутящий момент мотора ВАЗ-2108 равен 98.4 Н·м. Но на первой передаче на колёсах этот показатель будет увеличен в 14,157 раз (при максимальной нагрузке двигателя и без учета потерь в трансмиссии). Как правило, в традиционных пятиступенчатых коробках передач первые три передачи являются понижающими (т.е они понижают обороты и увеличивают момент), четвертая – прямая, а остальные уже наоборот повышают обороты и понижают момент. Влияние передаточного отношения трансмиссии хорошо известно тем, кому доводилось заниматься доработкой ВАЗовских переднеприводников. Для них доступны различные комплекты рядов КПП и главной пары. При установке «короткого» ряда (с большим передаточным отношением) автомобиль быстрее разгоняется на первых передачах и лучше преодолевает подъемы, но максимальная скорость уменьшается. Если же наоборот установить комплект с меньшим передаточным числом, то можно несколько увеличить “максималку”, но потерять в разгоне на низших передачах.

Понять, насколько хороший двигатель автомобиля, помогут не значения мощности и момента, а ощущения за рулем

Из этого всего можно сделать вывод, что для автомобиля важны не цифры мощности и момента, а сочетание характеристик двигателя (будь то бензиновый мотор, дизельный или даже гибридная силовая установка) и трансмиссии, и то, насколько они подходят конкретной машине. Только по одним цифрам вообще тяжело выбрать двигатель, ведь в них указывают лишь максимальные значения мощности и момента. Возвращаясь к характеристикам Honda S2000, можно отметить, что максимальный момент у нее достигается при 7300 об/мин. Но это же не значит, что, скажем, при 3500 об/мин тяги вообще не будет. Многие журналисты, которым посчастливилось поездить на этой машине, и вовсе отмечают, что несмотря на явно высокооборотистый характер ее двигателя, он приемлемо тянет и на низких оборотах. И это подводит нас к неожиданному выводу. Если вы выбираете трактор, то вам нужно знать не его мощность и крутящий момент, а то сколько он способен потянуть (для этого даже специальная характеристика есть: сила тяги на крюке). Мы же, в первую очередь, говорим про легковые авто. И здесь тоже сами по себе цифры момента и мощности мало что значат. Важно то, как машина едет: хороший мотор может быть испорчен плохой коробкой и наоборот. И все это не будет иметь смысла, если установлено на неудачном шасси. Поэтому наш совет: выбирая машину, не зацикливайтесь на цифрах. Проедьтесь на ней, и вам все станет ясно! А также читайте наши тест-драйвы – в них мы детально разбираемся со всеми важнейшими характеристиками автомобиля в деле!

Мощность и крутящий момент | Тюнинг ателье VC-TUNING

Мощность и крутящий момент…  Эти термины часто вводят в ступор многих посетителей автомобильных форумов. Энцо Феррари однажды сказал: «Лошадиные силы продают автомобиль, крутящий момент выигрывает гонки».

 

Мы не собираемся представлять здесь все уравнения и формулы, позволяющие рассчитать мощность и крутящий момент: объяснить многие вещи в одной статье достаточно трудно. Да это вам и не понадобится, если, конечно, вы не планируете стать крупным специалистам в данной области. Но мы постараемся доступным языком объяснить, как мощность и крутящий момент соотносятся друг с другом и как они влияют на производительность автомобиля.

 

Лошадиная сила

Термин «лошадиная сила» был впервые использован Джеймсом Уаттом, британским изобретателем, чье имя неразрывно связано с созданием парового двигателя. Строго говоря, лошадиная сила – это скорость, с которой может быть выполнена работа. Уатт использовал этот термин для сравнения мощности парового двигателя с мощью рабочей лошадки. Наравне с лошадиными силами сегодня используется и системная единица измерения мощности – ватт (Вт).

1 л.с. = 746 Вт

Эффективная мощность двигателя измеряется на коленчатом валу с помощью динамометра. Производители автомобилей, как правило, используют для ее обозначения термин «пиковая мощность» (максимальная мощность при определенном числе оборотов в минуту).

 

Мощность рассчитывается путем умножения крутящего момента двигателя на число оборотов и последующего деления на 5252. Откуда взялась последняя цифра? Если вы не хотите скучных и путаных объяснений, просто поверьте на слово и запомните эту константу.

                         крутящий момент * угловая скорость (RPM)

мощность =      —————————————————

                                                    5252

Здесь не мешало бы упомянуть о динамометрических роликовых стендах, но из-за большого разнообразия стендовых динамометров, мы опишем основные из них в другой статье. Следует отметить, что существует немало причин, по которым цифры, наблюдаемые при езде по дороге, оказываются ниже полученных на стенде. Автомобиль на стенде неподвижен, а на открытой дороге свой вклад вносят давление воздуха, перепады температуры и многие другие факторы, которые сложно учесть при испытаниях, хотя многие пытаются компенсировать их отсутствие с помощью вентиляторов и т.д.

 

  

Крутящий момент

Крутящий момент – вращательное усилие, которое будет применено к ведущим колесам автомобиля. Крутящий момент можно рассматривать в качестве меры способности двигателя выполнить работу. Единицы измерения крутящего момента – фунт*фут и Ньютон*метр (Нм). Один фунт*фут крутящего момента представляет собой усилие, необходимое для поворота 1-футовой оси, на конце которой прикреплен груз весом 1 фунт. Если на конце 1-футовой оси находится груз весом 200 фунтов, крутящий момент будет составлять 200 фунтов*фут. Очевидно, что чем больше это число, тем больше вращательное усилие на колесах.

1 фунт*фут = 1.36 Н*м

 

 

Однако важно понимать, что по мере увеличения крутящего момента вашего двигателя возрастает вероятность самопроизвольного поворота колес. Это довольно частое явление у мощных переднеприводных (FWD) автомобилей с большим крутящим моментом. Поскольку в данном случае передние колеса задействованы также и в управлении автомобилем, вы можете столкнуться с эффектом, называемым паразитным силовым подруливанием. В принципе проблема «непослушания» приводных колес свойственна не только переднеприводным машинам, а любым мощным автомобилям с большим крутящим моментом. Однако, разделив крутящий момент на все четыре колеса (в случае полноприводных (4WD) автомобилей), вы можете уменьшить этот эффект и больше мощности передать дороге.  Хотя есть еще много факторов (например, размер и структура шин, настройка подвески и ходовой части, передаточные числа), которые могут помочь переднеприводным (FWD) или заднеприводным (RWD) автомобилям эффективно использовать свою мощность.

 

Сравнение мощности и крутящего момента

(Как мощность и крутящий момент влияют на производительность)

Причина недопонимания ряда вопросов автолюбителями кроется в том, что в качестве характеристики двигателя автомобиля производители, как правило, приводят пиковые показатели мощности. Это ведет к путанице, люди пытаются сравнивать производительность автомобиля с его мощностью. «Моя машина имеет большее количество лошадиных сил, поэтому она будет быстрее вашей» – некорректное, но достаточно распространенное сравнение.

Есть много факторов, влияющих на производительность автомобиля, и крутящий момент, безусловно, один из них. Кроме того, и мощность, и крутящий момент будут зависеть от передаточных чисел. И, конечно же, большую роль играет то, как и для чего используется автомобиль.

Если вы когда-либо управляли машиной с высоким крутящим моментом (например, автомобилем с большим объемом двигателя или турбодизелем), вы, вероятно, заметили, что способны с легкостью ускоряться на большинстве передач. Это является результатом того, что имеется достаточно мощности в виде крутящего момента, чтобы автомобиль двигался при более широком диапазоне оборотов. Ускорение прямо пропорционально крутящему моменту, т.е. машина, будет ускоряться в соответствии с кривой крутящего момента.

Однако, если вы используете численно более высокое передаточное отношение для увеличения крутящего момента, вы на самом деле уменьшаете максимальную скорость вращения привода. Это может привести к тому, что автомобиль с высоким крутящим моментом (допустим, 680 НМ) достигнет своего предела уже при 30 км/ч.

При всем этом разговоры о крутящем моменте не просто игра слов. Следует понять, что лошадиная сила – просто другой способ измерения мощности (вспомните приведенное выше уравнение: лошадиная сила – это крутящий момент, умноженный на угловую скорость и деленный на 5252). Однако двигатель может быть рассчитан на более высокие обороты и более высокую мощность и, таким образом, на создание большего крутящего момента.

Из всего вышесказанного следует, что лошадиные силы и крутящий момент связаны друг с другом, однако это не одно и то же. Автомобиль с большим крутящим моментом будет ускоряться иначе, чем автомобиль с большим числом лошадей под капотом, с разными точками переключения передач и диапазонами оборотов в минуту. Автомобили с меньшим крутящим моментом (большим числом лошадиных сил), как правило, набирают больше оборотов, но максимальная мощность достигается только на больших оборотах. Машины с большим крутящим моментом (меньшим числом лошадиных сил) имеют меньшую мощность, но сравнительно более широкий диапазон оборотов. Все очень запутано: вроде бы крутящий момент и лошадиные силы – это одно и то же, но разгоняют машину по-разному. Хорошим автомобилем можно считать тот, что имеет оптимальное соотношение крутящего момента и лошадиных сил и возможность повышения обоих параметров.

Что еще влияет на ускорение

  • Вес автомобиля. Многие ошибочно полагают, что чем больше весит машина, тем больше нужно энергии, чтобы сдвинуть ее с места.
  • Аэродинамика. Снова требуется много энергии, чтобы машина могла преодолевать сопротивление встречным потокам воздуха.
  • Сопротивление качению. Шины и привод (шестерни, приводные валы, оси и т.д.) требуют энергии, чтобы они могли вращаться с контактирующими поверхностями.
  • Шестерни/передачи. Чтобы автомобиль мог разгоняться и ускорятся, он оборудован коробкой передач. Шестеренки в коробке влияют на крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, но они не могут изменить количество лошадиных сил в машине. В коробке передач все начинается с шестерни, которая запускает крутящий момент. Он позволяет ускоряться в относительно умеренном темпе, но избежать быстрых оборотов двигателя. Каждая последующая передача помогает развить скорость. Вот почему автомобиль, например, может разогнаться от 0 до 96 км/час за 5 секунд, но от 0 до 160 км/час разгон уже займет 13 секунд, поскольку ему нужно еще 8 секунд, чтобы набрать добавочную скорость в 64 км/час. При этом важно учитывать кинетическую энергию и аэродинамику (сопротивление ветру).

Динамометр фиксирует хороший крутящий момент не только на низких оборотах, но и во всем диапазоне оборотов. В сочетании с равномерно возрастающей кривой лошадиных сил, такой двигатель дает возможность машине разгоняться и выжимать педаль газа до упора. Хотя, все зависит от привода и комплектации самой машины. Но в целом, он имеет хорошую мощность и динамику.

Хочется надеяться, что после прочтения статьи о лошадиных силах и крутящем моменте вы не будете путать эти два понятия. Главное – запомнить, что машина с очень хорошим разгоном – это та, у которой двигатель может выдавать постоянно высокую мощность, даже на самых больших оборотах. Например, система газораспределительного механизма VVT-i эффективна для небольших двигателей, она помогает оптимизировать мощность на переменных оборотах. На самом деле не столь важно, с большим количеством лошадей ли машина или с высоким крутящим моментом, потому, что есть много других факторов, влияющих на ее характеристики.

Ускорение
И снова не будем вас утомлять скучными техническими терминами, а просто подсчитаем кое-что. Крутящий момент двигателя зависит от шестерней в коробке передач. Он нарастает по мере того, как вы переключаетесь на другую скорость. На автомобиле с низким крутящим моментом, его можно увеличить путем изменения передаточного числа. В результате этого трансмиссия или коэффициент привода изменяют диапазон оборотов двигателя, а также то, как используется крутящий момент (не оценивайте это в процессе). A V8 и Vtec производят крутящий момент разными способами посредством зубчатой передачи. Эти способы зависят от конструкции двигателя.

При всем этом интересно, как уже упоминалось ранее, что, хорошо набирающая скорость машина, имеет хорошую динамику крутящего момента, которая распространяется в самом широком диапазоне оборотов (высокий диапазон оборотов помогает поддерживать максимальный крутящий момент). Чтобы добиться максимума от машины, нужно знать, как выглядит динамика мощности и какие обороты у двигателя на каждой из передач. Также необходимо знать, как меняются обороты двигателя, когда переключается скорость: повышается или понижается передача. Это поможет вам узнать, что такое динамика крутящего момента на каждой отдельной передаче. Автомобиль разгоняется сильнее всего на пике крутящего момента, но стоит вам переключиться, как падают обороты, и ослабевает крутящий момент. Вся фишка в том, чтобы найти на каких оборотах будет хороший крутящий момент на следующей передаче, без потери динамики на текущей. Конечно, многое зависит от авто и его водителя, но есть наиболее общие рекомендации. Итак, если ваша машина производит максимальный крутящий момент на 4000 оборотах, и вы не хотите переключаться на следующую скорость с этой отметки, поскольку думаете, что потеряете сейчас эти ценные обороты и не сможете сохранить такой же крутящий момент на следующей передаче, а соответственно и скорость движения. Общая рекомендация в этом случае – для максимального ускорения переключаться тогда, когда стрелка тахометра ляжет на красную отметку (у некоторых легковых и гоночных авто есть специальные индикаторы).

Обозначение мощности авто в лошадиных силах
Американские машины

Лошадиные силы (HP Gross)
До 1972 года в Америке мощность двигателя автомобиля измерялась в лошадиных силах следующим образом: на стенде испытывался двигатель, который не оснащен воздушным фильтром, системой выхлопа или системой контроля над выбросами, но иногда оснащенный коллектором. В результате показатели максимальной мощности и крутящего момента отражали только теоретические значения, но не демонстрировали реальную мощность двигателя. Таким образом, измерялась общая мощность двигателя.

Лошадиные силы (HP net)
После 1972 года в Америке стали измерять полезную мощность двигателя. У полностью укомплектованного и установленного двигателя измерялась мощность на маховике, но при этом не учитывались потери при переключении передачи.

Запомните, что американские автомобили оснащены большими двигателями CU, которые выдают высокий крутящий момент и обеспечивают высокую производительность машины.

Лошадиные силы (bhp)
Мощность измеряется в лошадиных силах при помощи динамометра. Замер происходит на испытательном стенде в месте выхода вала из двигателя (коленчатый вал, который соединяется с маховиком). Окончательная цифра получается из крутящего момента, который используется для вычисления мощности в лошадиных силах (bhp).
Обратите внимание, что показатель мощности в лошадиных силах PS, принятый в Германии, отличается от обозначения bhp. Многие производители используют значение PS для лошадиных сил BHP.
Значения приблизительные:

  • 1 Bhp = 1.005 Hp (net) – (разница не существенная)
  • 1 Bhp = 1.0187 PS
  • 1 PS = 0.986 Hp
  • 1 Hp = 1.01387 PS

Иногда происходит путаница потому, что одни говорят о мощности в лошадиных силах, измеренной динамометром, другие об измерении с учетом потерь, а третьи о способе измерения по колесам WHP.


 

Мощность и крутящий момент

Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

Очевидно, что эти утверждения не соответствуют действительности.

Определения и разъяснения:

Крутящий момент:

Крутящий момент двигателя прилагается к коленчатому валу двигателя или к первичному валу коробки передач. Крутящий момент изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя. Крутящий момент на колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии.

Крутящий момент на колесах:

Это преобразованный трансмиссией крутящий момент двигателя.

Мощность двигателя непосредственно взаимосвязана с крутящим моментом двигателя, а именно, через соотношение P=M*n/9550, где М- крутящий момент двигателя. Единица измерения 1 Н*м, n – частота вращения двигателя в об/мин.

Диаграммы крутящего момента достаточно, чтобы просчитать кривую мощности (и наоборот).

Возьмем два двигателя. У обоих максимальный крутящий момент 200 Нм при 4000 об/мин и мощность 147 л.с. при 6000 об/мин. Несмотря на то, что основные данные этих двух моторов одинаковы, они все же отличаются по динамическим характеристикам. Диапазон крутящего момента и мощности первого двигателя лучше чем у второго. Предположим, что переключение передач происходит при 6500 об/мин и обороты двигателя на следующей, более высокой передаче опускаются до 4300 об/мин. Первый двигатель имеет до точки при 6000 об/мин непрерывно больший крутящий момент и мощность. Таким образом, первый автомобиль будет ускоряться лучше. Это показывает, что основные данные двигателя дают только частичную информацию.

Так что мы теперь знаем о «крутящем моменте» и «мощности двигателя»? На самом деле сравнительно мало. Поскольку трансмиссия и ее передаточное отношение играю существенную роль в движении автомобиля. Старые американские автомобили были оборудованы 2-3 ступенчатыми коробками передач, и несмотря на значительные мощности двигателей, разгонялись они достаточно скромно, т.к. падение оборотов при переключении передач было слишком большим. Как грубое сравнение можно привести Mercedes S-Klasse. Он оборудован 7-ступенчатым автоматом, который позволяет полностью использовать имеющуюся в распоряжении мощность двигателя.

Почему это так?

Все мы знаем, что ускоряется автомобиль лучше в определенной области оборотов двигателя. Оптимально, когда обороты двигателя постоянно находятся в этом диапазоне. Но это возможно лишь на немногих автомобилях оборудованных CVT (безступенчатыми трансмиссиями).

Чем больше передач имеется в распоряжении, тем меньше становится скачок оборотов и тем ближе мы становимся к оптимальному числу оборотов двигателя между переключениями. Усилие на ведущих колесах, это то, что приводит автомобиль в движение. Это сила, приложенная по касательной к окружности колеса. Она несет в себе всю информацию (Крутящий момент, передаточное отношение трансмиссии, размер колес) и направлена противоположно силе сопротивления движению и силе инерции.

Когда нужно переключаться?

Оптимальная точка переключения достигается тогда, когда на следующей высшей передаче имеется большее усилие на ведущих колесах чем на актуальной передаче. Чтобы найти оптимальную точку переключения, необходимо воспользоваться кривой крутящего момента. Диаграмма тягового усилия на ведущих колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии и размера установленных шин. Как только пересекутся кривые отдельных передач, нужно переключиться на следующую передачу, чтобы достичь лучшего ускорения. Если же кривые не пересекаются, тогда следует выкручивать двигатель до ограничителя. Далее отображены диаграммы тягового усилия на ведущих колесах, чтобы можно было прочувствовать теорию в деле.

Влияние передаточного отношения

Турбодизель достигает очень высоких значений крутящего момента при низких оборотах двигателя.

Но это только цифры, по которым можно судить о том, как автомобиль будет ускоряться и по ним нельзя делать окончательные выводы. Почему? Потому что дизелю нужно значительно дольше переключаться, чтобы достичь одинаковую с бензином скорость(т.к. число оборотов дизеля существенно ниже чем у бензинового двигателя). Это приводит к тому, что бензиновый двигатель свой низкий крутящий момент преобразует значительно лучше за счет коротких передач, чем дизель с длинными передачами.

Турбодизель против высокооборотистого атмосферного двигателя.

Несмотря на длинные передаточные отношения дизель как правило имеет лучшую тяговитость при низких оборотах. Наглядно это отображено на диаграмме сравнения BMW М3 3.2 л двигателя и BMW 535d. Несмотря на гигантский крутящий момент дизеля (520Нм), бензиновый двигатель (365Нм) в очень широком диапазоне оборотов двигателя имеет значительно большее тяговое усилие на ведущих колесах. Так что этот бензиновый двигатель (вопреки многим мнениям) может ездить с редкими переключениями, иногда даже ленивее чем 535d (на шестой передаче тяговое усилие на колесах стабильно выше чем у 535d, независимо при каких оборотах и какой скорости). Но можно говорить о том, что большая часть турбированных двигателей имеет лучшую приемистость (на низких оборотах) чем атмосферные двигатели. Так что предпочитаете ли вы двигатели имеющие «подрыв» на низких скоростях, или те, которые выдают тягу плавно, это остается делом вкуса.

Турбодизель против турбобензина

Сравним BMW E90 335i с 306 л.с. и 400 Нм и BMW E90 335d с 286 л.с. и 560 Нм. На низших передачах в среднем диапазоне оборотов тяга на колесах дизеля существенно выше, чем у бензинового двигателя. При высоких оборотах бензин свою мощность отыгрывает. На 6-й передаче бензин имеет стабильно большее усилие на колесах чем дизель.

Диаграмма тягового усилия BMW E90 335i и E90 335d

Дизель или бензин как тягач

Широко распространено мнение, что дизельный двигатель из-за его высокого крутящего момента лучше подходит для буксировки. Тем не менее из-за огромного скачка в развитии бензиновых двигателей это не совсем верно. Современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются турбонагнетателями, которые могут создавать достаточное давление наддува при низких оборотах, и следовательно достигать высокого крутящего момента. Сравним двигатели 1.4 TSI (170 л.с., 240 Нм) и 2.0TDI (170 л.с., 350 Нм) в VW Golf5.

За основу взят 5% уклон, коэффициент лобового сопротивления 0.7, площадь лобового сопротивления 5.87 м2 и общая масса 3250 кг. 1-я передача для лучшего рассмотрения исключена.

Все режимы выше голубой линии возможны с вышеназванными условиями. Все режимы ниже голубой линии ведут к снижению скорости и в конечном счете к переходу на низшую передачу. Можно увидеть, что дизель может использовать первые четыре передачи, TSI – первые пять. Максимально допустимые скорости следующие:

TDI:

68 км/ч на второй передаче (в ограничителе оборотов)

104 км/ч на третьей передаче (вблизи ограничителя оборотов около 4400 об/мин)

TSI:

99 км/ч на второй передаче (вблизи ограничителя оборотов около 7000 об/мин)

106 км/ч на третьей передаче (при около 5500 об/мин)

90 км/ч на четвертой передаче (при около 3500 об/мин)

65 км/ч на пятой передаче (при около 2300 об/мин)

В целом TSI гораздо лучше подходит для движения с прицепом. Единственным недостатком может быть значительный рост расхода топлива у бензина.

Как выглядит диаграмма тягового усилия авто со ступенчатыми коробками передач мы уже знаем.

Для полноты картины следует отметить бесступенчатую трансмиссию Audi «Multitronic».

Рассмотрим кратко, так как эта трансмиссия имеет призрачные шансы на существование. Это безступенчатая трансмиссия с различными профилями вождения. Спортивно настроенный водитель использует голубую линию для максимального ускорения, с высокими оборотами и большим расходом. Средний водитель будет использовать более низкие обороты. А значит тяга на колесах будет не так высока как в спорт режиме. Соответственно автомобиль ускоряется медленнее. CVT, как уже говорилось ранее, превосходное решение. Теоретически она позволяет получить максимальную производительность. На практике все выглядит по другому. Авто с Мультитроником ускоряются хуже, чем авто с МКПП. Потери в трансмиссии слишком велики и перекрывают все преимущества.

А что же насчет двигателей грузовиков и коммерческих автомобилей?

Глядя на кривые мощности и крутящего момента грузовиков можно быстро обнаружить существенные отличия от легковых автомобилей. В то время как на двигателях легковых авто целью является как можно более равномерное и высокое значение крутящего момента, двигателям грузовиков необходим пик крутящего момента. Покажем качественные отличия грузовых и легковых турбодизелей:

Почему так?

Области применения полностью различны. Легковому автомобилю необходимо достичь максимального ускорения и как можно более высокой максимальной скорости. В тоже время необходимо принять во внимание тот факт, что эти двигатели практически постоянно используются в режимах частичной нагрузки. Грузовые же двигатели (в качестве простого примера возьмем двигатели бульдозера или трактора) обычно используются на максимальной нагрузке. Максимальные крутящие момент и мощность ему необходимы при низких оборотах, а также как можно большее нарастание крутящего момента. Почему не падение а именно нарастание крутящего момента станет ясно в следующем абзаце.

Цель этого нарастания величины крутящего момента может быть хорошо объяснена на примере бульдозера. Насыпь земли перед ковшом бульдозера всегда большая, поэтому возникает необходимость увеличить мощность, чтобы продвинуть насыпь дальше. При этой нагрузке частота вращения двигателя падает и вместе с тем падает скорость сдвига. Снижение числа оборотов двигателя благодаря типичной для грузовых транспортных средств кривой крутящего момента ведет к росту крутящего момента и мощности двигателя (смотри график). Таким образом в некоторой степени предотвращается дальнейшее падение оборотов и скорости сдвига – чем сильнее падение числа оборотов, тем больше мощности отдает двигатель. В переносном смысле можно сказать: кривая крутящего момента таких двигателей позволяет независимо от нагрузки относительно сохранять необходимую скорость. Такие моторы имеют «иммунитет» против увеличения нагрузки и становятся ненамного медленнее при ее увеличении. Но все же почему «нарастание крутящего момента» а не «падение»? Теперь нужно смотреть на график в направлении рабочих оборотов. При нагрузке число оборотов падает и происходит РОСТ крутящего момента.

Учебное пособие по крутящему моменту и вращательному движению

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент — это мера того, какая сила, действующая на объект, заставляет этот объект вращаться. Объект вращается вокруг оси, которую мы назовем точкой поворота и обозначим буквой «O». Назовем силу «F». Расстояние от точки поворота до точки, в которой действует сила, называется плечом момента и обозначается буквой r. Обратите внимание, что это расстояние, «r», также является вектором и указывает от оси вращения до точки, в которой действует сила.(См. Рисунок 1 для графического представления этих определений.)

Рисунок 1: Определения

Крутящий момент определяется как \ (\ Gamma = r \ times F = rF \ sin (\ theta) \).

Другими словами, крутящий момент — это перекрестное произведение между вектором расстояния (расстояние от точки поворота до точки приложения силы) и вектором силы, где ‘a’ — угол между r и F.

Перекрестное произведение, также называемое векторным произведением, представляет собой операцию над двумя векторами.Перекрестное произведение двух векторов дает третий вектор, перпендикулярный плоскости, в которой лежат первые два. То есть для креста двух векторов, A и B, мы размещаем A и B так, чтобы их хвосты находились в общей точке. Затем их перекрестное произведение A x B дает третий вектор, скажем C, хвост которого также находится в той же точке, что и у A и B. Вектор C указывает в направлении, перпендикулярном (или нормальном) как A, так и B. Направление C зависит от правила правой руки.

Рисунок CP 1: \ (A \ times B = C \)

Если мы допустим угол между A и B равным, тогда перекрестное произведение A и B может быть выражено как

\ (А \ раз В = А В \ грех (\ тета) \)

Рисунок CP2: \ (B \ times A = D \)

Если компоненты векторов A и B известны, то мы можем выразить компоненты их перекрестного произведения \ (C = A \ times B \) следующим образом

\ (C_x = A_yB_z — A_zB_y \)
\ (C_y = A_zB_x — A_xB_z \)
\ (C_z = A_xB_y — A_yB_x \)

Далее, если вы знакомы с определителями, \ (A \ times B \) , это

\ (A \ times B = \ Biggr | \ begin {matrix} i \ quad j \ quad k \\ A_x \; A_y \; A_z \\ B_x \; B_y \; B_z \ end {matrix} \ Biggr | \ )

Сравнивая рисунки CP1 и CP2, мы замечаем, что
\ (A \ times B = — B \ times A \)

Очень хорошее моделирование, которое позволяет вам исследовать свойства перекрестного произведения, доступно, щелкнув ЗДЕСЬ.Используйте кнопку «назад», чтобы вернуться в это место.

Используя правило правой руки , мы можем найти направление вектора крутящего момента. Если мы поместим пальцы в направлении r и согнем их в направлении F, то большой палец будет указывать в направлении вектора крутящего момента.

Вопрос

В каком направлении крутящий момент на этой диаграмме относительно точки поворота, обозначенной O?

Рисунок RHR 1: Диаграмма проблемы Рисунок RHR 2: Диаграмма проблемы, сила переведена для упрощения использования правила правой руки

Решение

Здесь мы предполагаем, что векторы силы F и плеча момента r изначально располагались «голова к голове» (то есть F указывал на стрелку r, а не на его точку поворота).Это показано на рисунке RHR 1. Однако, если перевести вектор силы в его положение на рисунке RHR 2, использование правила правой руки становится более очевидным.

Без этого пояснения можно интерпретировать рисунок RHR 2 как имеющий вектор силы, проходящий через точку поворота, и в этом случае крутящего момента не будет. Это связано с определением плеча момента, который представляет собой расстояние между точкой поворота и точкой, в которой действует сила. Если сила действует прямо на точку поворота, тогда r = 0, поэтому крутящего момента не будет.(Нулевое плечо момента — это все равно что пытаться открыть дверь, надавив на петли; ничего не происходит, потому что крутящий момент не возник в результате приложенной силы.)

Вспомните использование правила правой руки при вычислении крутящего момента. Пальцы должны указывать в направлении первого вектора и загнуты в сторону второго вектора. В этом случае крутящий момент — это перекрестное произведение плеча момента и крутящего момента. Таким образом, пальцы будут указывать в том же направлении, что и плечо момента, и изогнуты в направлении силы (по часовой стрелке).Направление большого пальца — это направление крутящего момента; в этом случае крутящий момент находится в экране.

При рисовании трехмерных диаграмм мы можем представлять «внутрь» и «выход» с помощью символов. Символ для «в» (предполагается, что это конец стрелки), а для «из» — (это кончик стрелки).

Рисунок RHR 3: Диаграмма решенной задачи (результирующий крутящий момент отображается на экране)

Представьте, что вы толкаете дверь, чтобы открыть ее. Сила вашего толчка (F) заставляет дверь вращаться вокруг петель (точка поворота, O).Насколько сильно вам нужно толкать, зависит от расстояния, на котором вы находитесь от петель (r) (и некоторых других вещей, но давайте сейчас их игнорируем). Чем ближе вы к петлям (т. Е. Чем меньше r), тем сложнее их толкать. Вот что происходит, когда вы пытаетесь открыть дверь не с той стороны. Крутящий момент, который вы создали на двери, меньше, чем если бы вы толкнули правильную сторону (от петель).

Обратите внимание, что приложенная сила F и плечо момента r не зависят от объекта.Кроме того, сила, приложенная к точке поворота, не вызовет крутящего момента, поскольку плечо момента будет равно нулю (r = 0).

Другой способ выразить вышеприведенное уравнение состоит в том, что крутящий момент является произведением величины силы и перпендикулярного расстояния от силы до оси вращения (т. Е. Точки поворота).

Пусть сила, действующая на объект, разделена на тангенциальную (\ (F_ {tan} \)) и радиальную (\ (F_ {rad} \)) компоненты (см. Рисунок 2). (Обратите внимание, что тангенциальная составляющая перпендикулярна плечу момента, а радиальная составляющая параллельна плечу момента.) Радиальная составляющая силы не влияет на крутящий момент, поскольку проходит через точку поворота. Таким образом, только тангенциальная составляющая силы влияет на крутящий момент (поскольку она перпендикулярна линии между точкой действия силы и точкой поворота).

Рисунок 2: Тангенциальная и радиальная составляющие силы F

На объект может действовать более одной силы, и каждая из этих сил может воздействовать на разные точки на объекте. Тогда каждая сила вызовет крутящий момент. Чистый крутящий момент — это сумма отдельных крутящих моментов.

Вращательное равновесие аналогично поступательному равновесию, где сумма сил равна нулю. При вращательном равновесии сумма крутящих моментов равна нулю. Другими словами, на объект отсутствует чистый крутящий момент.

\ (\ сумма \ тау = 0 \)

Обратите внимание, что единиц крутящего момента в системе СИ — это ньютон-метр , который также является способом выражения джоуля (единицы энергии).Однако крутящий момент — это не энергия. Итак, чтобы избежать путаницы, мы будем использовать единицы N.m, а не J. Различие возникает из-за того, что энергия — это скалярная величина, а крутящий момент — это вектор.

Вот полезное и интересное интерактивное упражнение по вращательному равновесию. Используйте кнопку «НАЗАД», чтобы вернуться в это место. Щелкните ЗДЕСЬ, чтобы просмотреть действие.

Крутящий момент и угловое ускорение

В этом разделе мы разработаем взаимосвязь между крутящим моментом и угловым ускорением.Для этого раздела вам потребуется базовое понимание моментов инерции.

Момент инерции — вращательный аналог массы. Просмотрите определения, как описано в вашем учебнике.

В следующей таблице приведены моменты инерции для различных обычных тел. Буква M в каждом случае — это общая масса объекта.

Рисунок 3: Радиальная и касательная составляющие силы, два измерения

Представьте себе силу F, действующую на некоторый объект на расстоянии r от его оси вращения.Мы можем разбить силу на тангенциальную (\ (F_ {tan} \)), радиальную (\ (F_ {rad} \)) (см. Рисунок 3). (Это предполагает двумерный сценарий. Для трех измерений — более реалистичная, но также более сложная ситуация — у нас есть три компонента силы: тангенциальная составляющая \ (F_ {tan} \), радиальная составляющая \ ( F_ {rad} \) и z-компонент \ (F_z \). Все компоненты силы взаимно перпендикулярны или нормальны.)

Из Второго закона Ньютона \ (F_ {tan} = m a_ {tan} \)

Однако мы знаем, что угловое ускорение \ (\ alpha \) и тангенциальное ускорение atan связаны соотношением:
\ (a_ {tan} = r \ alpha \)

Затем,

\ (F_ {tan} = m r ^ \ alpha \)

Если мы умножим обе части на r (плечо момента), уравнение станет

\ (F_ {tan} r = m r ^ {2 \ alpha} \)

Обратите внимание, что радиальная составляющая силы проходит через ось вращения и поэтому не влияет на крутящий момент.2 \) умноженное на угловое ускорение \ (\ alpha \).

\ (\ сумма \ тау = I \ cdot \ alpha \)

Панель 4: Радиальная, тангенциальная и z-компоненты силы, три измерения

Если мы проведем аналогию между поступательным и вращательным движением, то эта связь между крутящим моментом и угловым ускорением аналогична Второму закону Ньютона. А именно, если принять крутящий момент, аналогичный силе, момент инерции, аналогичный массе, и угловое ускорение, аналогичное ускорению, тогда мы получим уравнение, очень похожее на Второй закон.

Пример проблемы: распашная дверь

Вопрос

Спеша поймать такси, вы выбегаете через дверь без трения на тротуар. Сила, которую вы приложили к двери, составила 50 Н, приложенная перпендикулярно плоскости двери. Ширина двери 1.0м. Предполагая, что вы толкнули дверь за край, каков был крутящий момент на распашной двери (принимая петлю в качестве точки поворота)?

Подсказки

  1. Где точка поворота?
  2. Какая сила была приложена?
  3. Как далеко от точки поворота была приложена сила?
  4. Какой угол между дверью и направлением силы?

Точка поворота находится на петлях двери, напротив того места, где вы толкали дверь.Сила, которую вы использовали, составила 50 Н на расстоянии 1,0 м от точки поворота. Вы попадаете в дверь перпендикулярно ее плоскости, поэтому угол между дверью и направлением силы составляет 90 градусов.

Так как
\ (\ tau = r \ times F = r F \ sin (\ theta) \)

Диаграмма примера задачи

, тогда крутящий момент на двери был:
\ (\ tau = (1.0m) (50N) \ sin (90) \)
\ (\ tau = 50 Nm \)

Обратите внимание, что это только величина крутящего момента; Чтобы получить ответ, нам нужно найти направление крутящего момента.Используя правило правой руки , мы видим, что направление крутящего момента выходит за пределы экрана.

лошадиных сил против крутящего момента: в чем разница?

Эндрю Трэхан Автомобиль и водитель

Что лучше? Вот как можно прекратить споры о ночном баре.

Йоги Берра, который никогда не останавливался на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность — это одно и то же, только разные. Собственно, это упрощение отчасти верно.

Крутящий момент и мощность — это то, что вырабатывают двигатели, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете педаль акселератора. Воздух и топливо, воспламеняющиеся в камерах сгорания, вызывают скручивание коленчатого вала, трансмиссии и ведущих мостов. Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного динозавра, эффективно изменилась на кинетическую энергию, необходимую для вождения.

Копнув глубже, рассмотрим эти определения из учебников:

Энергия — это способность выполнять работу.В этом случае двигатели выполняют тяжелую работу (работу), которую раньше выполняли лошади.

Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии. Единица измерения работы (а также энергии) в США — фут-фунт. В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.

Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем выше крутящий момент двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как у работы, но немного отличается.Поскольку крутящий момент является вектором (действующим в определенном направлении), он измеряется в единицах фунт-фут и ньютон-метр.

Конечно, всегда есть исключения. В этом случае различие составляет статический крутящий момент , который вы применяете с помощью гаечного ключа для затягивания болтов головки. Во избежание путаницы единицами измерения статического крутящего момента традиционно являются фут-фунты. Напротив, SI придерживается ньютон-метров как для статических, так и для динамических измерений крутящего момента.

Power — это скорость выполнения работы.Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Ватт дал нам эту удобную эквивалентность: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. В соответствии с этим вкладом единицей измерения мощности в системе СИ является киловатт.

Возвращаясь к теореме Берра, крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой можно выполнить некоторую трудоемкую задачу. Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы (или приложения крутящего момента) за заданный промежуток времени. Математически мощность равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту.H = T x об / мин / 5252, где H — мощность в лошадиных силах, T — фунт-фут, об / мин — это скорость вращения двигателя, а 5252 — константа, заставляющая единицы двигаться. Таким образом, для получения большей мощности двигателю необходимо генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или и то, и другое.

Хотя определения эскизов отлично подходят для учебников, применение их к реальным движкам — другое дело. Одна проблема заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон от холостого хода до красной черты. Например, 6,2-литровый двигатель Hellcat V-8 Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об / мин.Он выдает существенно меньшую мощность на холостом ходу (достаточную только для вращения аксессуаров с приводом от двигателя) и чуть меньше 700 лошадиных сил на красной границе 6200 об / мин. И он обеспечивает максимальный крутящий момент 650 фунт-фут ТОЛЬКО при 4000 об / мин.

Другая проблема — точное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала. Инструмент для этой задачи — динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике крутящий момент и частота вращения двигателя измеряются, а его мощность рассчитывается с использованием приведенной выше формулы.

Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала на опору плеча рычага против статического датчика силы (известного как датчик нагрузки), расположенного на точном расстоянии от центра кривошипа. Другой широко используемый тип динамометра — это водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопаток насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через плечо рычага на датчик нагрузки.

Совершенный двигатель развивает достаточный крутящий момент на низких оборотах и ​​поддерживает его до минимального уровня.Величина создаваемого крутящего момента прямо пропорциональна потоку воздуха, проходящего через двигатель. Большие двигатели перекачивают больше воздуха и, следовательно, развивают больший крутящий момент. Бустеры — нагнетатели, турбокомпрессоры — доставляют дополнительный воздух, помогая маленьким двигателям работать крупными. Конечно, в камеры сгорания должно подаваться соответствующее количество топлива, но это простая часть, особенно с электронным управлением впрыском.

Чтобы восполнить легкость впрыска нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с несколькими сложными задачами.Один из них — сделать все компоненты достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, которым они подвергаются из-за давления сгорания и, в случае движущихся частей, их собственной инерции. Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. А закачка воздуха в любой двигатель на сверхвысоких оборотах и ​​из него — это то место, где инженерное дело становится видом искусства. Включите топливную экономичность и чистоту выхлопных газов в уравнение разработки, и станет ясно, почему мастера двигателей редко тусуются у водоохладителя.

На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и мощность подобны разлученным братьям и сестрам; они тесно связаны, но не имеют много общего. Но как насчет более серьезной моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и автолюбителями в частности: что лучше?

Мы ответим, что Йоги Берра был бы признателен. В бейсболе, если крутящий момент аналогичен кетчеру, то питчер — это лошадиные силы. Оба они необходимы для игры в мяч, но ответственность питчера — определение скорости и траектории каждого брошенного мяча — определяет ход игры.Крутящий момент жизненно важен для работы каждого двигателя, но мощность — это то, что отличает отличный двигатель от хорошего.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Крутящий момент в физике: определение и примеры

Крутящий момент (также известный как момент или момент силы) — это стремление силы вызывать или изменять вращательное движение тела.Это сила скручивания или поворота объекта. Крутящий момент рассчитывается путем умножения силы на расстояние. Это векторная величина, то есть она имеет как направление, так и величину. Либо угловая скорость для момента инерции объекта изменяется, либо и то, и другое.

Ед. Крутящего момента

В Международной системе единиц измерения (единицы СИ) для крутящего момента используется ньютон-метр или Н * м. Несмотря на то, что ньютон-метры равны джоулям, поскольку крутящий момент не является работой или энергией, поэтому все измерения должны быть выражены в ньютон-метрах.В расчетах крутящий момент обозначается греческой буквой тау: τ . Когда его называют моментом силы, он представлен как M . В имперских единицах измерения вы можете видеть фунт-сила-фут (lb⋅ft), что может быть сокращено как фунт-фут с подразумеваемым словом «сила».

Как работает крутящий момент

Величина крутящего момента зависит от приложенной силы, длины плеча рычага, соединяющего ось с точкой приложения силы, и угла между вектором силы и плечом рычага.

Расстояние — это плечо момента, часто обозначаемое r. Это вектор, указывающий от оси вращения к месту действия силы. Чтобы создать больший крутящий момент, вам необходимо приложить силу дальше от точки поворота или приложить больше силы. Как сказал Архимед, имея место, чтобы стоять с достаточно длинным рычагом, он мог двигать мир. Если вы толкаете дверь рядом с петлями, вам нужно приложить больше силы, чтобы открыть ее, чем если бы вы давили на дверную ручку на два фута дальше от петель.

Если вектор силы θ = 0 ° или 180 °, сила не вызовет вращения оси.Он будет либо отталкиваться от оси вращения, потому что находится в том же направлении, либо отталкиваться к оси вращения. Значение крутящего момента для этих двух случаев равно нулю.

Наиболее эффективные векторы силы для создания крутящего момента — это θ = 90 ° или -90 °, которые перпендикулярны вектору положения. Это сделает больше всего для увеличения вращения.

Правило правой руки для крутящего момента

Сложность работы с крутящим моментом заключается в том, что он рассчитывается с использованием векторного произведения.Крутящий момент находится в направлении угловой скорости, которую он мог бы создать, поэтому изменение угловой скорости происходит в направлении крутящего момента. Правой рукой согните пальцы руки в направлении вращения, вызванного силой, и ваш большой палец будет указывать в направлении вектора крутящего момента.

Полезный крутящий момент

В реальном мире вы часто видите, как на объект действует несколько сил, вызывающих крутящий момент. Чистый крутящий момент — это сумма отдельных крутящих моментов.Во вращательном равновесии на объект отсутствует чистый крутящий момент. Могут быть отдельные крутящие моменты, но они в сумме равны нулю и компенсируют друг друга.

Источники и дополнительная литература

  • Джанколи, Дуглас К. «Физика: принципы с приложениями», 7-е изд. Бостон: Пирсон, 2016.
  • Уокер, Джерл, Дэвид Холлидей и Роберт Резник. «Основы физики», 10-е изд. Лондон: Джон Вили и сыновья, 2014.
  • .

Что такое крутящий момент? — Советы по линейному перемещению

В этой статье мы отвечаем на общий вопрос «что такое крутящий момент?» Хотя крутящий момент относится к вращательному движению, это фундаментальное понятие в приложениях линейного движения.Роторные двигатели создают крутящий момент, и когда этот крутящий момент передается в приводную систему, такую ​​как винт, ремень и шкив, рейка и шестерня или цепь и звездочка, он преобразуется в линейное движение.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент — это вращательный эквивалент силы. В частности, это сила , действующая на расстоянии от оси вращения объекта . Точно так же, как сила, приложенная к объекту, заставит его двигаться линейно, крутящий момент, приложенный к объекту, заставит его вращаться вокруг точки поворота.Точка поворота известна как ось вращения, а перпендикулярное расстояние силы от оси вращения известно как плечо момента. Вот почему крутящий момент также называют моментом силы.

В простейшем случае приложенная сила перпендикулярна оси вращения. В этом случае крутящий момент — это просто произведение силы на расстояние от оси вращения:

Изображение предоставлено: Physicstutorials.org

Но во многих приложениях сила не возникает перпендикулярно оси вращения.В этом случае необходимо принять во внимание угол действия силы, чтобы найти длину плеча момента:

Изображение предоставлено: Physicstutorials.org

Крутящий момент обычно обозначается с заглавной буквы «Т», но правильным символом является греческая буква тау, «τ». Когда крутящий момент называют моментом силы, используется символ «M».


Крутящий момент является векторной величиной, что означает, что он имеет как величину, так и направление. Направление крутящего момента можно найти с помощью правила правой руки.Согните пальцы правой руки от направления d (или r для радиуса) к направлению F. Когда это будет сделано, большой палец будет указывать в направлении крутящего момента.

Изображение предоставлено: Р. Нейв, Государственный университет штата Джорджия,

При определении размеров приложения для линейного перемещения важно понимать требования к крутящему моменту и ограничения всех компонентов системы. Требуемый крутящий момент — один из ключевых параметров при выборе двигателя. В большинстве случаев необходимо учитывать как пиковый крутящий момент (который обычно возникает во время ускорения или удержания нагрузки), так и постоянный или среднеквадратичный крутящий момент.Кроме того, валы и другие компоненты, которые передают крутящий момент по трансмиссии, такие как валы редукторов, муфты и винтовые валы, также должны выдерживать пиковый крутящий момент приложения.


Термины «крутящий момент» и «момент» часто используются как синонимы. Хотя они похожи, крутящий момент вызывает вращение вокруг оси, в то время как момент — это сила, приложенная на расстоянии, при котором , а не , производит вращение. Например, у винта есть ось вращения, поэтому сила, приложенная на расстоянии от этой оси, заставит винт вращаться.Профилированная направляющая рельса, напротив, неподвижна и не вращается. Сила, приложенная перпендикулярно к направляющей, создает момент, но не вызывает вращения.


Крутящий момент

: определение, уравнение и формула — видео и стенограмма урока

Physics of Torque

Чтобы найти линейную силу, нам нужно знать массу и ускорение. Однако крутящий момент немного отличается из-за вращения. Подумайте об открытии двери.Где вы нажимаете на нее, когда хотите, чтобы она открылась? Вы нажимаете на ту сторону двери, где нет петель, потому что нажатие на сторону с петлями затруднит ее открытие. Итак, для крутящего момента нам нужно знать не только массу и ускорение линейной силы, но также и то, как далеко эта сила от оси вращения, поскольку мы также можем получить разные результаты в зависимости от этого. Мы можем видеть это на диаграмме и в уравнении для крутящего момента.

T = F * r * sin ( theta )

T = крутящий момент

F = линейная сила

расстояние, измеренное от оси вращения к месту приложения линейной силы

theta = угол между F и r

В нашем уравнении sin ( theta ) не имеет единиц измерения, r имеет единицы измерения (м ), а F имеет единицы измерения в Ньютонах (Н).Объединяя их вместе, мы видим, что единицей крутящего момента является Ньютон-метр (Нм).

Наконец, тета необходима для учета направления приложения линейной силы. Силу не всегда толкают прямо, как дверь. Это может происходить с разных сторон.

Равновесие вращения

Итак, мы увидели, как один крутящий момент может воздействовать на объект, но вы можете легко применить более одного крутящего момента одновременно. Вернемся к автомобильному двигателю.В каждом автомобиле есть более одного поршня, прикладывающего крутящий момент к коленчатому валу. В этом случае есть общий крутящий момент, который является суммой каждого отдельного крутящего момента.

Всего T = T {1} + T {2} + … + T {n}

В этом уравнении n — это общее количество крутящих моментов, прилагаемых к объект. Существует также частный случай этого, называемый вращательным равновесием . Здесь сумма всех крутящих моментов, действующих на объект, равна нулю.Когда это происходит, это может означать, что на объект не действует крутящий момент или все крутящие моменты, действующие на объект, компенсируют друг друга. Чтобы представить себе, как крутящие моменты сокращаются, давайте рассмотрим простой случай с двумя крутящими моментами: качели.

В верхней части изображения двое детей сидят на качелях, которые не двигаются. Они уравновешены на оси вращения, которая является точкой опоры в случае качелей. Оба ребенка своим весом прикладывают силу вниз, также известную как сила тяжести.Ребенок 1 пытается повернуть качели против часовой стрелки, а ребенок 2 пытается повернуть их по часовой стрелке. Пока величины двух крутящих моментов одинаковы, они компенсируют друг друга, поскольку они пытаются перемещать качели в противоположных направлениях.

Проблема тупика с качелями

Давайте посмотрим на пример расчета с использованием как вращательного равновесия, так и уравнения для крутящего момента.

Качели на изображении находятся в равновесии вращения и не движутся.Мы хотим найти, как далеко ребенок 2 справа от оси вращения в точке опоры. Ребенок 1 слева имеет массу 38 кг и находится на расстоянии 4 м от точки опоры. Ребенок 2 имеет массу 25 кг.

Шаг 1: Учет направления

Чтобы математически показать, что два момента движутся в противоположных направлениях, одному из них присваивается отрицательный знак. Обычно крутящий момент, вращающий объект по часовой стрелке, считается отрицательным, поэтому мы сделаем T {2} отрицательным.Поскольку качели находятся в состоянии вращательного равновесия, мы также знаем, что сумма крутящих моментов должна быть равна нулю. Это позволяет нам изменить уравнение, чтобы получить по одному крутящему моменту по обе стороны от знака равенства.

T {1} + (- T {2}) = 0

T {1} — T {2} = 0

T {2} = T { 1}

Шаг 2: Вставьте уравнения крутящего момента и силы

Затем мы подставляем уравнение для крутящего момента с каждой стороны.

F { g 2} * r {2} * sin ( theta {2}) = F { g 1} * r {1} * sin ( theta {1})

F { g 2} и F { g 1} — силы тяжести.Чтобы получить их, мы умножаем массу каждого ребенка на ускорение свободного падения ( г ).

m {2} * g * r {2} * sin ( theta {2}) = m {1} * g * r {1} * sin ( theta {1})

Шаг 3. Упростите уравнение

Теперь мы можем сделать несколько вещей, чтобы упростить это уравнение. Во-первых, поскольку g одинаково для каждого дочернего элемента, и по обе стороны от знака равенства он отменяется.Во-вторых, если мы посмотрим на изображение, мы увидим, что силы тяжести перпендикулярны качелям. Это означает, что они перпендикулярны r {1} и r {2}. Таким образом, оба тэта имеют значение 90 градусов. Помните, sin (90 градусов) = 1. Теперь у нас осталось следующее:

m {2} * r {2} = m {1} * r {1}

Step 4: Решите уравнение

Наконец, мы можем подключить наши данные, чтобы найти ответ для r {2}.

25 кг * r {2} = 38 кг * 4 м

25 кг * r {2} = 152 кг м

r {2} = 6 м

Ребенок 2 сидит 6 метров от точки опоры. Для вращательного равновесия имеет смысл, что более легкий ребенок должен сидеть дальше от точки опоры, чем более тяжелый, чтобы качели удерживались в равновесии.

Краткое содержание урока

Крутящий момент — это скручивающая сила, которая имеет тенденцию вызывать вращение. Точка вращения объекта называется осью вращения .Математически крутящий момент можно записать как T = F * r * sin ( theta ), и он имеет единицы измерения в Ньютон-метрах. Когда сумма всех крутящих моментов, действующих на объект, равна нулю, он находится в состоянии вращательного равновесия . Крутящие моменты, действующие на один объект, нейтрализуют друг друга, когда они имеют равные величины и противоположные направления. Крутящий момент применяется не только к автомобилям; он также позволяет использовать такие объекты, как замки, дверные ручки, петли и даже качели.

Результаты обучения

Просмотрите урок и практикуйте уравнения, пока не будете готовы:

  • Определить крутящий момент, вращательное равновесие и ось вращения
  • Напомним уравнение для крутящего момента
  • Рассчитать крутящий момент
  • Вычислить значение r для объекта, находящегося в состоянии вращательного равновесия
  • Перечислите некоторые примеры крутящего момента в повседневной жизни

10.6 Крутящий момент — Университетская физика, том 1

Расчет крутящего момента
На рисунке 10.34 показаны четыре силы в определенных местах и ​​ориентациях относительно данной системы координат xy . Найдите крутящий момент, создаваемый каждой силой относительно начала координат, а затем используйте полученные результаты, чтобы найти чистый крутящий момент относительно начала координат.

Рисунок 10.34 Четыре силы, создающие крутящие моменты.

Стратегия
Эта задача требует расчета крутящего момента. Все известные величины — силы с направлениями и плечами рычага — приведены на рисунке.Цель состоит в том, чтобы найти каждый отдельный крутящий момент и чистый крутящий момент путем суммирования отдельных крутящих моментов. Будьте осторожны, чтобы назначить правильный знак каждому крутящему моменту, используя перекрестное произведение r → r → и вектора силы F → F →.
Решение
Используйте | τ → | = r⊥F = rFsinθ | τ → | = r⊥F = rFsinθ, чтобы найти величину, и τ → = r → × F → τ → = r → × F →, чтобы определить знак крутящего момента.

Крутящий момент от силы 40 Н в первом квадранте определяется выражением (4) (40) sin90 ° = 160Н · м (4) (40) sin90 ° = 160N · м.

Перекрестное произведение r → r → и F → ​​F → вне страницы, положительное.

Крутящий момент от силы 20 Н в третьем квадранте определяется по формуле — (3) (20) sin90 ° = -60Н · м — (3) (20) sin90 ° = -60N · м.

Перекрестное произведение r → r → и F → ​​F → находится на странице, поэтому оно отрицательное.

Крутящий момент от силы 30 Н в третьем квадранте определяется выражением (5) (30) sin53 ° = 120Н · м (5) (30) sin53 ° = 120N · м.

Перекрестное произведение r → r → и F → ​​F → вне страницы, положительное.

Крутящий момент от силы 20 Н во втором квадранте определяется выражением (1) (20) sin30 ° = 10Н · м (1) (20) sin30 ° = 10N · м.

Перекрестное произведение r → r → и F → ​​F → отсутствует на странице.

Таким образом, чистый крутящий момент равен τnet = ∑i | τi | = 160−60 + 120 + 10 = 230Н · м. Τnet = ∑i | τi | = 160−60 + 120 + 10 = 230N · м.

Значение
Обратите внимание, что каждая сила, действующая в направлении против часовой стрелки, имеет положительный крутящий момент, тогда как каждая сила, действующая в направлении по часовой стрелке, имеет отрицательный крутящий момент. Крутящий момент больше, когда расстояние, сила или перпендикулярные компоненты больше.

Крутящий момент и угловое ускорение | Безграничная физика

Взаимосвязь между крутящим моментом и угловым ускорением

Крутящий момент равен моменту инерции, умноженному на угловое ускорение.

Цели обучения

Выразите взаимосвязь между крутящим моментом и угловым ускорением в форме уравнения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Когда к объекту прилагается крутящий момент, он начинает вращаться с ускорением, обратно пропорциональным его моменту инерции.
  • Это соотношение можно рассматривать как второй закон Ньютона для вращения. Момент инерции — это вращательная масса, а крутящий момент — это вращательная сила.
  • Угловое движение подчиняется Первому закону Ньютона. Если на объект не действуют никакие внешние силы, объект в движении остается в движении, а объект в состоянии покоя остается в покое.
Ключевые термины
  • угловое ускорение : Скорость изменения угловой скорости, часто обозначаемая α.
  • крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; британская единица измерения фут-фунт или фут-фунт)
  • инерция вращения : Тенденция вращающегося объекта оставаться вращающимся, если к нему не приложен крутящий момент.

Крутящий момент и угловое ускорение связаны следующей формулой, где — момент инерции объекта, а [latex] \ alpha [/ latex] — угловое ускорение.

Крутящий момент, угловое ускорение и роль церкви во Французской революции : Почему вещи меняют свою угловую скорость? Скоро ты узнаешь.

Так же, как Второй закон Ньютона, согласно которому сила равна массе, умноженной на ускорение, крутящий момент подчиняется аналогичному закону.Если вы замените крутящий момент силой, а инерцию вращения — массой, а угловое ускорение — линейным ускорением, вы получите второй закон Ньютона. Фактически, это уравнение является вторым законом Ньютона, примененным к системе частиц, вращающихся вокруг заданной оси. Он не делает никаких предположений о постоянной скорости вращения.

Чистый крутящий момент вокруг оси вращения равен произведению инерции вращения вокруг этой оси и углового ускорения, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 : Взаимосвязь между векторами силы (F), крутящего момента (τ), импульса (p) и углового момента (L) во вращающейся системе

Подобно Второму закону Ньютона, угловое движение также подчиняется Первому закону Ньютона.Если на объект не действуют никакие внешние силы, объект в движении остается в движении, а объект в состоянии покоя остается в покое. С вращающимися объектами мы можем сказать, что, если не будет приложен внешний крутящий момент, вращающийся объект будет продолжать вращаться, а объект в состоянии покоя не начнет вращаться.

Если бы поворотный стол вращался против часовой стрелки (если смотреть сверху), и вы приложили пальцы к противоположным сторонам, поворотный стол начал бы замедлять свое вращение. По крайней мере, с точки зрения поступательного движения, к поворотному столу не будет прилагаться результирующая сила.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *