Voima vs. vääntömomentti
Voima ja vääntömomentti ovat kaksi hyvin tärkeää käsitettä, joista keskustellaan fysiikassa. Molemmilla käsitteillä on tärkeä rooli esimerkiksi mekaniikan, tekniikan ja melkein kaikilla fysiikan aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella, mikä on voima, mikä on vääntömomentti, sekä voiman ja vääntömomentin määritelmät, ja lopuksi verrataan molempia ja keskustellaan voiman ja vääntömomentin erosta.
Mikä on Force?
Voima on erittäin tärkeä käsite kaikissa fysiikan muodoissa. Alkeellisessa mielessä on neljä perusvoimaa. Nämä ovat painovoima, sähkömagneettinen voima, heikko voima ja voimakas voima. Näitä kutsutaan myös vuorovaikutuksiksi ja ne ovat kosketuksettomia voimia. Päivittäiset voimat, joita käytämme työntäessäsi esinettä tai tehtäessä kaikenlaista työtä, ovat kosketusvoimia. On huomattava, että voimat toimivat aina pareittain. Kohteen A voima esineestä B on yhtä suuri ja päinvastainen kuin kohteen B voima esineeseen A. Tämä tunnetaan nimellä Newtonin kolmas liikelaki.
Voiman yleinen tulkinta on "kyky tehdä työtä". On huomattava, että työn tekemiseen tarvitaan voimaa, mutta jokainen voima ei välttämättä toimi. Voiman käyttämiseen tarvitaan energiamäärä. Tämä energia siirretään sitten kohteeseen, johon voima on vaikuttanut. Tämä voima toimii toisella esineellä. Tässä mielessä voima on menetelmä energian siirtämiseksi.
Mikä on vääntömomentti?
Vääntömomentti koetaan yksinkertaisissa päivittäisissä toiminnoissa, kuten ovenkahvan kääntäminen, pultin kiinnittäminen, ohjauspyörän kääntäminen, polkupyörän melonta tai jopa pään kääntäminen. On huomattava, että jokaisessa näistä liikkeistä on pyöreä tai pyörivä liike. Voidaan osoittaa, että jokaisessa liikkeessä, jossa tapahtuu kulmamomentin muutos, esineeseen kohdistuu aina vääntömomentti. Vääntömomentin tuottaa pari voimaa, jotka ovat suuruudeltaan samanlaisia, vastakkaisia ja yhdensuuntaisia toistensa kanssa. Nämä kaksi voimaa erotetaan rajallisella etäisyydellä.
Fysiikassa termillä momentti on myös sama merkitys kuin vääntömomentilla. Vääntömomentti määritellään voiman taipumuksena kiertää kohdetta akselin, tukipisteen tai nivelen ympäri. Vääntömomentti voidaan antaa myös käyttämällä yhtä voimaa, joka vaikuttaa etäisyydelle "r" pyörimisakselista. Tällaisen järjestelmän vääntömomentti on yhtä suuri kuin käytetyn voiman ja r ristitulo. Vääntömomentti määritellään matemaattisesti kohteen kulmamomentin nopeuden muutokseksi. Voidaan selvästi nähdä, että tämä on yhteensopiva lineaaristen liikkeiden voiman ja lineaarisen momentin suhteen kanssa. Vääntömomentti on myös yhtä suuri kuin hitausmomentin ja kulmakiihtyvyyden tulo. Vääntömomentti on vektori, jonka suunta määritetään voiman ja etäisyyden ristitulona. Se on kohtisuorassa kiertotasoon nähden.
Mitä eroa on voimalla ja vääntömomentilla?
• Voimaa voidaan käyttää yksinään voimana tai vääntömomenttina.
• Vääntömomentti on kulmaliikkeen voiman vastine.
• Vääntömomentti mitataan newtonmetreinä, kun taas voima mitataan newtonmetreinä.
• Voima voi olla läsnä ilman vääntömomenttia, mutta vääntömomentti ei voi olla läsnä ilman voimaa määritelmän mukaan.
