Definitie van koppel in de natuurkunde

Koppel (ook bekend als moment, of moment van kracht) is de neiging van een kracht om de rotatiebeweging van een lichaam te veroorzaken of te veranderen. Het is een draai- of draaikracht op een object. Koppel wordt berekend door kracht en afstand te vermenigvuldigen. Het is een vectorgrootheid, wat betekent dat het zowel een richting als een grootte heeft. Of de hoeksnelheid voor het traagheidsmoment van een object verandert, of beide.

Eenheden van koppel

Het internationale systeem van meeteenheden (SI-eenheden) dat wordt gebruikt voor koppel is newton-meter of N * m. Hoewel newton-meters gelijk zijn aan Joules, omdat koppel geen werk of energie is, moeten alle metingen worden uitgedrukt in newton-meters. Koppel wordt vertegenwoordigd door de Griekse letter tau: τ in berekeningen. Wanneer het het moment van kracht wordt genoemd, wordt het weergegeven door M. In imperiale eenheden ziet u mogelijk pond-kracht-voeten (lb⋅ft) die kunnen worden afgekort als pond-voet, met de "kracht" geïmpliceerd.

Hoe koppel werkt

De grootte van het koppel hangt af van de kracht die wordt uitgeoefend, de lengte van de hefboomarm die de as verbindt met het punt waar de kracht wordt uitgeoefend, en de hoek tussen de krachtvector en de hefboomarm.

De afstand is de momentarm, vaak aangegeven met r. Het is een vector die van de rotatieas wijst naar waar de kracht werkt. Om meer koppel te produceren, moet u kracht verder van het draaipunt uitoefenen of meer kracht uitoefenen. Zoals Archimedes zei, als hij een plek kreeg om met een voldoende lange hendel te staan, kon hij de wereld verplaatsen. Als u op een deur in de buurt van de scharnieren duwt, moet u meer kracht gebruiken om deze te openen dan als u er twee voet verder vanaf de scharnieren op de deurknop duwde.

Als de krachtvector θ = 0 ° of 180 ° de kracht veroorzaakt geen rotatie op de as. Het zou ofwel van de rotatie-as wegschuiven omdat het in dezelfde richting is of naar de rotatie-as schuiven. De koppelwaarde voor deze twee gevallen is nul.

De meest effectieve krachtvectoren om koppel te produceren zijn θ = 90 ° of -90 °, die loodrecht staan ​​op de positievector. Het zal het meeste doen om de rotatie te verhogen.

De rechterregel voor koppel

Een lastig onderdeel van het werken met koppel is dat het wordt berekend met een vectorproduct. Het koppel is in de richting van de hoeksnelheid die erdoor zou worden geproduceerd, dus de verandering in hoeksnelheid is in de richting van het koppel. Gebruik uw rechterhand en krul de vingers van uw hand in de rotatierichting veroorzaakt door de kracht en uw duim zal wijzen in de richting van de torsievector.

Netto koppel

In de echte wereld zie je vaak meer dan één kracht die op een object werkt om koppel te veroorzaken. Het netto koppel is de som van de afzonderlijke koppels. In rotatie-evenwicht is er geen netto koppel op het object. Er kunnen afzonderlijke koppels zijn, maar deze tellen op tot nul en heffen elkaar op.

Bronnen en verder lezen

• Giancoli, Douglas C. "Physics: Principles with Applications," 7e ed. Boston: Pearson, 2016. 
• Walker, Jearl, David Halliday en Robert Resnick. "Fundamentals of Physics," 10e ed. Londen: John Wiley and Sons, 2014.