Force vs Torque
Η δύναμη και η ροπή είναι δύο πολύ σημαντικές έννοιες που συζητούνται στη φυσική. Και οι δύο αυτές έννοιες παίζουν σημαντικό ρόλο σε πεδία όπως η μηχανική, η μηχανική και σχεδόν όλα τα πεδία της φυσικής. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι δύναμη, τι είναι η ροπή και τους ορισμούς της δύναμης και της ροπής, και τέλος θα συγκρίνουμε και τα δύο και θα συζητήσουμε τη διαφορά μεταξύ δύναμης και ροπής.
Τι είναι Δύναμη;
Η δύναμη είναι μια πολύ σημαντική έννοια σε όλες τις μορφές της φυσικής. Με την πιο βασική έννοια, υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις. Αυτές είναι η βαρυτική δύναμη, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ασθενής δύναμη και η ισχυρή δύναμη. Αυτές είναι επίσης γνωστές ως αλληλεπιδράσεις και είναι δυνάμεις χωρίς επαφή. Οι καθημερινές δυνάμεις που χρησιμοποιούμε όταν σπρώχνουμε ένα αντικείμενο ή κάνουμε οποιοδήποτε είδος εργασίας είναι δυνάμεις επαφής. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι δυνάμεις ενεργούν πάντα σε ζεύγη. Η δύναμη από το αντικείμενο Α στο αντικείμενο Β είναι ίση και αντίθετη με τη δύναμη από το αντικείμενο Β στο αντικείμενο Α. Αυτό είναι γνωστό ως ο τρίτος νόμος της κίνησης του Νεύτωνα.
Η κοινή ερμηνεία της δύναμης είναι η «ικανότητα να κάνεις δουλειά». Πρέπει να σημειωθεί ότι μια δύναμη απαιτείται για να κάνει δουλειά, αλλά κάθε δύναμη δεν κάνει απαραίτητα δουλειά. Για να εφαρμοστεί μια δύναμη, απαιτείται μια ποσότητα ενέργειας. Αυτή η ενέργεια στη συνέχεια μεταφέρεται στο αντικείμενο πάνω στο οποίο έχει δράσει η δύναμη. Αυτή η δύναμη λειτουργεί στο δεύτερο αντικείμενο. Με αυτή την έννοια η δύναμη είναι μια μέθοδος μεταφοράς ενέργειας.
Τι είναι η ροπή;
Η ροπή είναι έμπειρη σε απλές καθημερινές δραστηριότητες, όπως το στρίψιμο ενός πόμολο πόρτας, το κούμπωμα ενός μπουλονιού, το στρίψιμο του τιμονιού, η κωπηλασία ενός ποδηλάτου ή ακόμα και το γύρισμα του κεφαλιού σας. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε κάθε μία από αυτές τις κινήσεις υπάρχει μια κυκλική ή περιστροφική κίνηση. Μπορεί να φανεί ότι σε κάθε κίνηση όπου συμβαίνει μια αλλαγή στη γωνιακή ορμή, υπάρχει πάντα μια ροπή που επενεργεί στο αντικείμενο. Μια ροπή δημιουργείται από ένα ζεύγος δυνάμεων που είναι παρόμοιο σε μέγεθος, αντίθετη κατεύθυνση και παράλληλες μεταξύ τους. Αυτές οι δύο δυνάμεις χωρίζονται από μια πεπερασμένη απόσταση.
Στη φυσική, ο όρος ροπή έχει επίσης την ίδια σημασία με τη ροπή. Η ροπή ορίζεται ως η τάση μιας δύναμης, να περιστρέφει ένα αντικείμενο γύρω από τον άξονα, ένα υπομόχλιο ή έναν άξονα περιστροφής. Μια ροπή μπορεί επίσης να παρασχεθεί χρησιμοποιώντας μια μόνο δύναμη που ενεργεί σε απόσταση "r" από τον άξονα περιστροφής. Η ροπή ενός τέτοιου συστήματος είναι ίση με το εγκάρσιο γινόμενο της ασκούμενης δύναμης και r. Η ροπή ορίζεται μαθηματικά ως η ταχύτητα μεταβολής της γωνιακής ορμής ενός αντικειμένου. Μπορεί να φανεί καθαρά ότι αυτό είναι συμβατό με τη σχέση δύναμης – γραμμικής ορμής σε γραμμικές κινήσεις. Η ροπή είναι επίσης ίση με το γινόμενο της ροπής αδράνειας και της γωνιακής επιτάχυνσης. Η ροπή είναι ένα διάνυσμα με την κατεύθυνση που καθορίζεται από το εγκάρσιο γινόμενο δύναμης και απόστασης. Είναι κάθετο στο επίπεδο περιστροφής.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ δύναμης και ροπής;
• Μια δύναμη μπορεί να λειτουργήσει ως δύναμη μόνη της ή ως ροπή.
• Η ροπή είναι το αντίστοιχο της δύναμης στη γωνιακή κίνηση.
• Η ροπή μετριέται σε Νιούτον μέτρα ενώ η δύναμη μετριέται σε Νιούτον.
• Μια δύναμη μπορεί να υπάρχει χωρίς ροπή, αλλά μια ροπή δεν μπορεί να υπάρχει χωρίς δύναμη εξ ορισμού.
