Щоб привести яке-небудь тіло в обертальний рух, необхідно до нього прикласти момент сили. В даній статті розглянуто, що це фізична величина, за якою формулою її обчислюють, і в яких одиницях виміру момент сили прийнято виражати в системі СІ.
Момент сили як фізична величина
Для будь-якої механічної системи, в якій є вісь обертання, вплив зовнішнього зусилля, не діє безпосередньо на вісь, призведе до появи моменту сили. Математично він виражається наступною формулою:
M = r * F.
З виразу видно, що мова йде про векторною величиною M, яка дорівнює добутку векторів r (спрямований від осі до точки прикладання сили) і F.
Згідно з правилом буравчика, величина M спрямована перпендикулярно площині, утвореної на векторах r і F, в бік закручування буравчика. Це напрямок прийнято вважати позитивним (+M).
Момент сили характеризує здатність зовнішнього зусилля зробити поворот тіла навколо осі. Наприклад, вплив на дверну ручку призводить до створення набагато більшого часу, ніж додаток аналогічної сили поблизу петель.
Які одиниці вимірювання моменту сили?
На це питання легко відповісти, якщо подивитись на формулу, яка наведена в попередньому пункті. Видно, що одиниці відстані (r) множаться на одиниці сили (F). Оскільки перша величина вимірюється в системі СІ в метрах, а друга – в ньютонах, то виходить, що момент сили буде виражатися в метрах на ньютон або, як прийнято записувати, в ньютонах на метр (Н*м).
Можна помітити, що одиниці Н*м відповідають роботі, тобто джоулям. Однак величина M не виражається в джоулях, оскільки за своїм фізичним змістом вона не є роботою, а являє собою лише засіб (можливість) виконати цю роботу, що виражається наступним рівнянням:
A=M * θ, де θ – кут повороту в радіанах.
Цей вираз дозволяє отримати момент M в інших одиницях: джоуль на радіан або Дж/радий. Наприклад, запис M = 30 Дж/рад означає, що додаток моменту M, при якому система повертається на 1 радіан, призведе до здійснення ним роботи в 30 джоулів.
