토크에 대한 방정식 다음 방정식으로 표현할 수 있습니다. τ =f * rsin (θ).
T는 토크 벡터이고 F는 주어진 힘이고 R은 모멘트 팔 길이이며 θ는 모멘트 암과 힘 벡터 사이에서 발견되는 각도입니다. 이것이 토크를 계산하기위한 기본 방정식이지만이 방정식을 이해하기 위해 토크를 더 자세히 살펴보고 그것이 나타내는 것과 측정 방법을 이해하기 위해.
.토크 란 무엇입니까?
토크는 각도 방식으로 물체를 움직이는 힘 또는 주어진 물체가 각 가속도를 쌓게하는 힘입니다. 다른 방법으로 말하면, 토크는 객체를 축으로 이동시키는 힘이 측정됩니다. 힘이 선형 운동학에서 물체의 가속도의 척도인지와 유사하지만 대신 각속도를 측정합니다. 토크는 벡터에서 측정되며 벡터의 방향은 힘이 확산되는 축을 통한 방향에 따라 다릅니다.
토크의 예를 설명하는 가장 쉬운 방법 중 하나는 문을 열 때 문의 움직임을 검사하는 것입니다. 문을 열면 손잡이에 손을 넣고 밀어 넣기/당기기 때문에 힌지에서 가장 먼 공간의 한 지점에서 문에 힘을 발휘한다는 것을 의미합니다. 힌지에 가장 가까운 문 옆을 밀어서 문을 열고 싶다면 훨씬 더 많은 힘이 필요합니다. 따라서 문이 여전히 같은 금액을 움직일 것이지만, 한 행위는 다른 행동보다 훨씬 적은 힘을 요구할 것입니다. 문을 열는 움직임을 생성하는 데 사용되는 힘은 토크입니다.
토크를 측정 할 때는 자연에서 동적이거나 정적 일 수 있습니다. 정적 토크는 토크로 축을 가속화하지 않아 각 가속도를 생성하지 못하는 힘입니다. 문을 열려고하는 문이 닫히고 밀고 있으면 정적 토크가 될 것입니다. 힘이 문에 적용되는 동안 문 힌지가 회전하지 않으므로 토크는 정적입니다. 한편, 동적 토크의 예는 자동차를 시동하여 운전하는 것입니다. 가속하면, 이것은 각도 가속이 생성되기 때문에 동적 토크의 예입니다. 자동차의 바퀴가 한 위치에서 다른 위치로 이동합니다.
.설명의 목적으로, 여기서 "토크"가 각속도를 생성하는 힘을 설명하는 유일한 방법은 아닙니다. 엔지니어는 때때로 "힘의 운동량"이라는 용어를 토크 대신 대체로 사용할 수 있습니다. "모멘트 암"은 공급 된 힘이 회전 지점에서 힘이 적용되는 지점까지 작용하는 반경입니다.
토크 계산 방법
이제 토크를 정의 했으므로 토크 계산의 방정식을 이해하는 것이 약간 쉽습니다. 토크의 방정식을 다시 살펴 보겠습니다 :
τ =f * rsin (θ)
T는 F로 표시되는 특정 힘으로 생성되는 토크 벡터를 나타냅니다. R 변수는 모멘트 암의 길이를 나타내며, Theta는 운동량 암과 힘 벡터 사이에서 발견되는 각도입니다. 간단한 휴리스틱은“오른쪽 그립 규칙”이라고 불리는 토크 벡터의 방향을 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 회전 축을 주위에 오른손을 말려 힘 방향을 나타내는 벡터 주위에 손가락을 닫으면 토크 벡터가 엄지 손가락 방향을 가리 킵니다.
토크는 Newton-Meter를 사용하여 정량화됩니다. Newton-Meter는 SI 유닛 시스템에서 사용하는 토크 측정 값입니다. 제국 시스템 하에서, "파운드"라는 용어는 힘의 단위 외에 질량 단위로서의 구어체 의미를 가지기 때문에 뉴턴 미터 시스템보다 해석하기가 다소 어렵지만 제국 시스템에서는 발자국 관계가 자주 사용됩니다. 여기서 파운드는 파운드 포스 또는 지구의 중력에서 1 파운드 물체에 가해지는 힘을 나타냅니다. 1.7 풋 파운드는 하나의 뉴턴 미터와 거의 동일하기 때문에 크기 측정은 기본적으로 동일합니다.
고정되지 않은 비 방사 환경에서 정적 토크를 측정 할 때는 몇 가지 추가 고려 사항이 있어야합니다. 이는 운동량 암의 길이를 취하고 토크를 직접 찾아서 회전 시스템에서 토크를 측정하는 것보다 훨씬 쉽게 만듭니다. 회전 시스템의 토크를 측정하기 위해 다양한 방법이 있지만 일반적인 측정 시스템은 토크의 전송을 담당하는 구동축 내에서 금속의 변형을 정량화하는 것입니다.
토크가 회전 운동학에 미치는 영향
앞에서 언급했듯이, 토크는 선형 운동학에서 힘과 동등한 것으로 간주 될 수 있습니다. Newton의 두 번째 운동 법칙과 선형 운동학은 방정식 F =ma (힘 =질량 x 가속도)로 표시됩니다.
회전 운동학에는 동등한 방정식이 있습니다 :r =ia.
여기서 "A"변수는 각속도를 나타내며 시스템의 회전 관성은 변수 "I"로 표시됩니다. 회전 관성은 시스템 질량이 분포되는 방식에 따라 달라지며, I의 값이 증가함에 따라 물체가 각속도를 얻는 것이 더 어려워집니다.
회전 평형 이해
회전 평형이 선형 운동학의 힘 방정식과 동등한 것으로 간주 될 수 있다면, 고정되어 있고 회전하지 않은 물체의 객체를 따르면 외부 토크가 적용되지 않는 한 상태에 남아 있습니다. 또한 외부 토크만이 일정한 각속도에서 회전하는 물체의 회전을 이동시킬 수 있습니다. 회전 평형은 여러 개의 다른 토크가 회전 물체에 어떤 영향을 미치는지 결정할 때 유용한 개념입니다. 다중 토크의 영향을받는 물체의 회전을 파악하려면 순 토크를 계산해야합니다. 순 토크가 0이고 물체가 가속 할 수없는 경우 물체는 회전 평형 상태입니다.
토크, 전력 및 에너지를 명확히합니다
사람들은 종종 에너지, 힘 및 토크의 관계에 의해 혼란스러워집니다. 예를 들어, "회전 전력"이라는 용어는 종종 엔진의 토크를 설명하기 위해 적용되지만 동일한 기본 장치를 사용하여 에너지와 토크를 정량화 할 수 있지만 동일한 현상을 설명하지는 않습니다. 전력은 비 방사 시스템에 적용될 수 있지만, 토크는 회전 시스템에만 적용됩니다. 시스템의 회전 속도가 결정된 경우 토크 값에서 전력을 계산할 수 있습니다. 실제로, 마력은 일반적으로 회전 속도와 토크를 계산하여 직접 측정하지 않고 결정됩니다.
이것을보다 명확하게하기 위해, 전력 방정식을 살펴 보겠습니다 :
p =(힘 x 거리)/time =(f x 2πr)/t =2 ππw (초당 회전)
차량의 최대 토크는 차량의 파생 마력과 함께 차량 사양을 제공 할 때 중요한 통계로 자주 인용됩니다. 최대 토크는 차량의 가속도와 하중 파열 능력에 영향을 미칩니다. 가속이 아닌 차량의 최대 속도는 차량의 무게에 비해 토크보다 마력의 영향을 더 많이받습니다.
차량의 전반적인 움직임은 최대 마력과 토크보다 더 많은 요소에 의해 결정되므로 차량의 최대 마력과 토크를 알면 차량의 총 기동성을 결정할 때 더 많은 변수를 수집해야합니다. 실제로, 마력과 토크는 회전 속도의 함수에 따라 다를 수 있으며, 다른 모터는 토크와 회전 속도, 종종 비선형 관계 사이에 다른 관계를 가질 수 있습니다.
.토크 레벨 변경
각도 운동량을 사용하는 다른 응용 분야에는 종종 다른 수준의 토크가 필요하므로 프로젝트의 요구에 따라 토크 레벨이 증가 또는 감소해야합니다. 레버의 길이는 레버가 밀리는 거리와 관련하여 물체의 힘을 줄이거 나 증가시키는 것입니다. 토크와 힘 사이의 유사성을 알아 차렸다면 모터로 생성 된 토크가 비슷한 물체, 레버와 유사한 것으로 변경 될 수 있다고 추측 할 수 있습니다.
.기어링을 사용하면 모터가 생성하는 토크를 줄이거 나 증가시켜 회전 속도가 감소함에 따라 토크가 증가합니다. 함께 으깬 두 기어는 본질적으로 두 개의 레버처럼 작용합니다. 물체의 토크에 영향을 미치는 기어의 가장 눈에 띄는 예 중 하나는 자전거의 기어이며 자전거는 라이더의 일부에서 극도의 노력없이 유용한 속도를 달성 할 수 있습니다.
