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Force System Resultants

Torque on a Bicycle Wheel: Vector Method

Description

Torque, or the moment of a force, explains how a force can make an object rotate about an axis. A bicycle is a clear example. When a cyclist presses on the pedal, the crankshaft turns and helps drive the wheel.

To analyze this motion, a coordinate system is set up first. The x-axis is tangential ...

Transcript

自転車を漕いでいるサイクリストを考えてみましょう。ペダルに力が加わると、クランクシャフトが回転し、クランクシャフトに取り付けられたチェーンがホイールの歯車に力

を加えます。

座標系を確立すると、歯車の接線方向の力は x 軸に沿っており、歯車の半径は位置ベクトルで表されるモーメントアームです。

ここで、点 O を中心とする力のモーメントは、力ベクトルと位置ベクトルの両方に垂直な y 方向に沿っており、位置ベクトルと力ベクトルの外積として表されます。

クロス積は、力と位置ベクトルの成分の係数を行列式の形で表現することで解くことができます。

行列式を展開すると、x 軸...

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