Lực mô men

Mô men lực là một đại lượng vật lý biểu thị tác động làm quay quanh một điểm hoặc một trục của vật thể. Nó mở rộng từ khái niệm lực trong chuyển động thẳng sang chuyển động quay.

Công thức tính mô men lực:

$\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{M}=\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{d}\times <!--\; \times \; -->\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F}$

Trong đó:

• M: Mô men lực (Đơn vị: N.m)
• F: Lực tác dụng (N)
• d: Vector khoảng cách từ tâm quay đến điểm đặt lực F, gọi là cánh tay đòn của lực F

Định nghĩa cánh tay đòn

Là yếu tố quan trọng về khoảng cách, đóng vai trò then chốt trong hoạt động của đòn bẩy, ròng rọc, bánh răng và hầu hết các thiết bị cơ học cơ bản tạo ra các mô hình cơ học phức tạp.

Mô men lực được phát hiện từ khi Archimedes khám phá ra nguyên lý của đòn bẩy. Trong đòn bẩy, Archimedes nhận thấy rằng khả năng tác động của lực tỷ lệ thuận với cường độ của lực và tỷ lệ thuận với khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm quay (cánh tay đòn).

Trong chuyển động quay của vật rắn, nếu không có mô men lực tác động, mô men động lượng của vật sẽ không thay đổi theo thời gian. Khi có mô men lực, M, mô men động lượng, L, thay đổi theo phương trình tương tự định luật 2 Newton:

$\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{M}=\frac{d\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{L}}{dt}$

Nếu moment quán tính của vật không thay đổi, phương trình trên trở thành:

$\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{M}=I\frac{d\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}}}{dt}$

Đối với một điểm tựa, tổng các mô men lực quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các mô men lực quay ngược chiều kim đồng hồ.

Với ω là vận tốc góc của chuyển động quay, $\frac{d\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}}}{dt}$ có thể xem là gia tốc góc của vật thể. Đối với vật thể quay, ta có công thức tính mô men: M=I*B; với B: gia tốc góc; I: moment quán tính.

Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định (còn gọi là quy tắc mô men)

Vật rắn có trục quay cố định sẽ cân bằng khi tổng mô men lực quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng mô men lực quay ngược chiều kim đồng hồ.

Momen của hệ ngẫu lực

$M=F_1{d}_1+F_2{d}_2=F(d_1+d_2)=F.d$

Trong đó

• M: moment của hệ ngẫu lực (N.m)
• F: lực tác dụng
• d: cánh tay đòn của hệ ngẫu lực.

• Mô men quán tính
• Hệ ngẫu lực

Tài liệu tham khảo bên ngoài

• Torque (mô men lực) tại Encyclopædia Britannica (English)