La coppia è una quantità di moto data all'oggetto per impostarlo nel movimento angolare ruotando sul suo asse di rotazione. Ma come funziona la coppia? Parliamo dello stesso.
La coppia è una forza che ruota l'oggetto attorno al proprio asse accelerando l'oggetto e dipende dalla forza applicata. La coppia viene calcolata trovando la forza applicata e lo spostamento dell'oggetto causato dall'imposizione della forza.
Come viene prodotta la coppia?
La coppia viene prodotta quando la forza viene applicata al bordo dell'oggetto in modo tale che l'oggetto ruoti per effetto della forza applicata su un asse di rotazione fisso.
La forza equivalente in risposta alla forza applicata viene prodotta nella direzione opposta ed è uguale in grandezza che è responsabile delle rotazioni dell'oggetto e quindi l'oggetto è un movimento di traslazione.
Esistono due tipi di coppia a seconda che l'oggetto acceleri dando la coppia o meno. La coppia statica è quando non c'è accelerazione dell'oggetto e si muove a velocità costante, mentre la coppia dinamica si vede quando c'è un'accelerazione dell'oggetto.
Supponiamo di dare una coppia all'ingranaggio e l'ingranaggio inizierà a ruotare con il velocità angolare.
La quantità di forza applicata per fornire una coppia verrà prodotta esattamente nel punto opposto dell'ingranaggio nella direzione opposta per impostare l'ingranaggio in movimento rotatorio. La velocità dell'ingranaggio rotante viene calcolata misurando lo spostamento angolare dell'ingranaggio al secondo.
Fattori che influenzano la coppia
La coppia dipende dalla forza applicata per spostare l'oggetto e impostarlo nel movimento rotatorio. Il principale fattore che influenza la coppia è il momento d'inerzia del corpo, la forza applicata, la distanza dall'asse di rotazione dal punto di forza applicato sul corpo e lo spostamento dell'oggetto.
La coppia viene calcolata utilizzando la formula
τ=Forza*spostamento
Quindi l'unità SI della coppia è Nm
Poiché F=ma
τ=ma* spostamento
Pertanto, la dimensione della coppia possiamo scrivere come ML2T-2
La coppia sul corpo segue la seconda legge del moto di Newton, il corpo è impostato nel movimento rotatorio sull'applicazione della forza tangenziale che è chiamata coppia.
τ=Iɑ
Dove io è il momento di inerzia e
ɑ è il accelerazione angolare
L'accelerazione di un oggetto rotante viene misurata in termini di accelerazione angolare.
Come funziona la coppia in un'auto?
Nel caso dell'auto, la coppia viene applicata alle gomme per accelerare e anche durante la svolta.
Questa coppia sugli pneumatici è data dal movimento del pistone nel motore di un'auto, e mentre l'auto sta facendo il suo turno applica la coppia sugli pneumatici dando una coppia al volante di un'auto.
Supponiamo che un automobilista stia prendendo una coppia in curva, quindi darà coppia alle gomme di un'auto. Lo stesso è mostrato nel diagramma sottostante.
La coppia che un guidatore darà con l'aiuto di un volante è τ1 per cui la coppia τ3 viene esercitato sui pneumatici di un'auto per caricare la coppia che agisce inizialmente sui pneumatici. La coppia τ2 è diretto in direzione anteriore per mantenere l'auto in accelerazione.
Come funziona la coppia su un trapano?
Le macchine perforatrici vengono utilizzate per praticare un foro in un oggetto mediante il movimento rotatorio della vite utilizzata per perforare.
I la coppia viene applicata su un trapano per ruotare la vite, maggiore è la velocità utilizzata durante la perforazione, minore sarà la coppia imposta, quindi maggiore è la potenza quando si perfora con una velocità inferiore.
Alimentando l'energia elettrica, il motore inizia a ruotare e un albero ad esso collegato fa ruotare la vite.
L'albero rotante esercita la coppia sulla vite di perforazione e la ruota in senso orario o antiorario. La direzione della coppia è mostrata nella figura sopra.
Come funziona la coppia in una bicicletta?
La velocità di una bicicletta dipende dalla coppia applicata su una ruota posteriore con l'ausilio di una catena.
Le gomme della bici esercitano una coppia su di esse per ruotare e convertire la distanza spostando la bici in movimento lineare. A seconda di quanta coppia viene applicata su una ruota posteriore, le gomme di una bicicletta prendono la velocità di conseguenza e accelerano.
La velocità di una bici, tuttavia, dipende dalla velocità di un motore, mentre dando più coppia alla ruota posteriore si raggiunge la velocità massima che la bici può correre in meno tempo.
Premendo sul pedale di una bicicletta, viene applicata la forza che muove la catena e, a causa della forza di attrito tra la catena e una ruota posteriore, la ruota sente il coppia sulla ruota e accelera. Lo stesso è rappresentato nella figura sottostante.
Quando la ruota inizia a ruotare, la coppia viene trasferita agli ingranaggi e l'ingranaggio inizia a ruotare. Questo viene ulteriormente esercitato sui pneumatici e ruota con la stessa forza di attrito applicata sulla strada durante l'accelerazione.
Come funziona la coppia in un albero da golf?
Il gioco del golf si basa in realtà su due concetti fisici, il momento di inerzia e la coppia.
Più morbido e lungo è l'albero, maggiore è la coppia applicata oscillando. La coppia viene creata facendo oscillare l'albero e per controllarlo il momento di inerzia gioca un ruolo che fornisce il momento di inerzia rotazionale alla palla per girare in aria e accelerare a una distanza maggiore.
Il giocatore di golf muoverà sempre il suo corpo in un modo specifico in modo che il momento di inerzia di un'asta sia controllato e percepito allo stesso modo sulla pallina. Durante l'oscillazione dell'albero, la coppia viene creata a causa della quantità di moto e della resistenza dell'aria che viene trasferita alla palla e ruota attorno al suo asse di rotazione del momento di inerzia guadagnando energia sufficiente per oscillare lontano attraversando l'aria.
Domande frequenti
Qual è la coppia su una pallina da golf se la forza di 10KN viene applicata sulla pallina ed è di 318 metri?
La coppia sulla pallina è la coppia trasferita dall'asta da golf, quindi la coppia percepita sulla pallina da golf è uguale alla coppia di un'asta da golf.
Abbiamo,
F = 10KN
d = 318 m
La coppia è uguale alla forza imposta e allo spostamento di una palla, ad es
t=Fd
Inserendo i valori,
τ =10* 318= 3180N.m
La coppia di 3180 Nm viene applicato su una palla per spostarla a una distanza di 318 m con una forza di 10 KN.
Qual è la coppia esercitata sul pneumatico di un'auto se l'accelerazione angolare di un pneumatico è 4π rad/s2 e la massa del pneumatico è di 28 kg e il raggio è di 25 cm?
Dato: m = 28 kg
ω =4πrad/s2
r = 25 cm = 0.25 m
Il momento di inerzia del pneumatico è
Quindi, la coppia esercitata sul pneumatico di un'auto è
Quindi la coppia sul pneumatico è 11 Nm.
Come fa l'oggetto ad accelerare applicando la coppia sul suo corpo?
L'oggetto accelera a causa della stessa quantità di forza che si sente sull'oggetto nella direzione opposta che lo mette in movimento.
L'oggetto si muove nel movimento rotatorio mentre ruota sul suo asse di inerzia, il punto in cui persiste il baricentro dell'oggetto. Se l'oggetto rotante viene a contatto con la superficie, anche l'oggetto inizierà a muoversi in un movimento lineare insieme al movimento di rotazione e la copertura del percorso sarà uguale al perimetro dell'oggetto.
In che modo la coppia crea una forza di tensione?
La forza di tensione viene creata negli oggetti come corda o corda.
Supponiamo di applicare una coppia sulla fune dandogli una coppia su due estremità della fune in direzione opposta, quindi la forza di tensione verrà generata su tutta la lunghezza della fune.
In che modo la coppia deforma l'oggetto?
La coppia è una forza applicata all'oggetto che lo mette in moto accelerazione angolare.
Se la coppia viene esercitata su un'estremità dell'oggetto e un altro punto dell'oggetto viene fissato, l'oggetto potrebbe essere deformato da una delle estremità o piegarsi. Se la forza viene applicata nella stessa direzione, anche l'oggetto si piegherà e si romperà anche dal centro del suo punto.
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Ciao, sono Akshita Mapari. Ho fatto il M.Sc. in Fisica. Ho lavorato su progetti come la modellazione numerica dei venti e delle onde durante i cicloni, la fisica dei giocattoli e le macchine da brivido meccanizzate nei parchi di divertimento basati sulla meccanica classica. Ho seguito un corso su Arduino e ho realizzato alcuni mini progetti su Arduino UNO. Mi piace sempre esplorare nuove zone nel campo della scienza. Personalmente credo che l'apprendimento sia più entusiasmante quando appreso con creatività. Oltre a questo mi piace leggere, viaggiare, strimpellare la chitarra, individuare rocce e strati, fotografare e giocare a scacchi.