作为力需要加快一群众(改变它的速度)在中线性的时尚,扭矩需要加快以旋转的方式(改变它旋转的或角速度).
扭矩通过考虑杠杆作品。相同的力,距离支点,将产生两倍的扭矩,因为:
扭矩=力x半径
其中半径=距旋转轴的距离
该等式是上述等式结果的一部分,因为
p=毫伏(动量=质量x速度)和
力=dp/dt=m(dv/dt)
式中dp/dt=动量变化,以及
dv/dt=速度变化=加速度,所以
力x半径=质量x加速度x半径
质量越远离旋转中心,通过在轴上施加旋转力(扭矩),旋转越困难。
这就是为什么从铰链上推得更远更容易打开一扇粘滞的门,或者为什么在扳手的末端放一根管子可以更容易地转动生锈的螺母。
旋转模拟群众是惯性矩,这只是质量相对于旋转轴的分布。
正如较大质量比较小质量需要更多的力才能使其以相同的速度运动一样,较大质量的物体瞬间属于惯性需要更多的扭矩才能使其以相同的速度旋转有角的速度,如上所述。
要获得直观感受差异,考虑一下雨伞;当它关闭时,你可以很容易地旋转它-不需要太大的扭矩就能让它快速旋转(在较高的每分钟转数).
现在,打开它,再旋转一次——现在要让它以同样的速度旋转要困难得多。质量完全相同,但它的惯性矩增加了不少,因为它的质量现在分布在离轴.
角动量,像线性的动量,是保守的。
如果当你旋转关闭的雨伞时,它打开了,你会发现它的旋转速度变慢了。
以类似的方式,当旋转溜冰鞋r将手臂靠近,旋转速度加快。下次你看滑冰运动员,请注意,在跳跃之前,他们将如何尽可能地伸展手臂和腿。然后,他们挖一只溜冰鞋进去,开始旋转,一旦腾空,将四肢尽可能靠近。他们正在利用保护角动量,以尽可能快的速度旋转,使三次甚至四次旋转成为可能。
但这对未经训练的人来说并不容易做到。幸运的是,有一种方法可以尝试同样的方法动力学.
下次你在操场,找到旋转木马,然后试试这个:
- 跳上,抓住其中一根栏杆,尽可能向边缘倾斜
- 让一个朋友旋转它,或者用一条腿旋转它——你也不需要旋转得很快
- 旋转后,向中心移动-并保持!
- 如果你与多人一起尝试,你会发现几乎不可能到达中心,因为旋转速度增加了不少,创造了很多离心力.
你可以和两个人玩类似的把戏溜冰鞋也是。