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$$\longrightharp{xx}$$,
Drehmoment ist eine wichtige Größe zur Beschreibung der Dynamik eines rotierenden starren Körpers. Wir sehen die Anwendung von Drehmoment auf vielfältige Weise in der Welt, zum Beispiel wenn wir das Gaspedal in einem Auto betätigen, wodurch der Motor zusätzliches Drehmoment auf den Antriebsstrang ausübt. Hier definieren wir Drehmoment und stellen einen Rahmen bereit, um eine Gleichung zur Berechnung des Drehmoments für einen starren Körper mit Drehung um eine feste Achse zu erstellen.
Drehmoment kann als das rotatorische Pendant zur Kraft betrachtet werden. Da Kräfte die translatorische Bewegung von Objekten verändern, muss das rotatorische Pendant im Zusammenhang mit der Änderung der rotatorischen Bewegung eines Objekts um eine Achse stehen. Wir nennen dieses rotatorische Pendant Drehmoment.
Im täglichen Leben drehen wir ständig Objekte um eine Achse, daher wissen wir intuitiv bereits viel über Drehmoment. Denken Sie zum Beispiel daran, wie wir eine Tür drehen, um sie zu öffnen.
- Wenn wir eine Tür sehr nahe an ihren Scharnieren drücken, öffnet sich die Tür langsam. Der effizienteste Weg, eine Tür zu öffnen, besteht darin, die Tür weit von den Scharnieren entfernt zu drücken. Daher hängt die Wirksamkeit der Kraft davon ab, wie weit sie von der Drehachse entfernt angewendet wird.
- Sie hängt auch von der Richtung ab, aus der sie angewendet wird. Wenn wir zum Beispiel parallel zur Ebene der Tür drücken, können wir sie nicht drehen.
- Je größer die Kraft ist, desto effektiver ist sie beim Öffnen der Tür. Je stärker Sie drücken, desto schneller öffnet sich die Tür.
Der erste Punkt bedeutet, dass je weiter die Kraft von der Drehachse entfernt angewendet wird, desto größer ist die Winkelbeschleunigung; der zweite Punkt bedeutet, dass die Wirksamkeit vom Winkel abhängt, unter dem die Kraft angewendet wird; der dritte Punkt bedeutet, dass die Größe der Kraft ebenfalls Teil der Gleichung sein muss. Beachten Sie, dass für eine Drehung in einer Ebene Drehmoment zwei mögliche Richtungen hat; das Drehmoment ist positiv, wenn die Drehung gegen den Uhrzeigersinn erfolgt, und negativ, wenn die Drehung im Uhrzeigersinn erfolgt.
Dieser Text ist angepasst von Openstax, University Physics Volume 1, Abschnitt 10.6: Drehmoment.
