Fizikte Tork Nedir? Formülü Tork Hesaplama
Fizikte tork bir şeyi döndürmek için gerekli olan kuvvet anlamına gelir. Bir şeyin hareket etmesi için kuvvet, dönmesi için de tork gerekir. Kuvvetin bir cismi bir eksen etrafında döndürmesini sağlar. Tork, dönme momenti veya kuvvet momenti olarak da bilinir.
Örnek: Yukarıdaki resimde bir kapının üst taraftan görünüşü var. Kapıyı döndürebilmek için kapının bir nokta veya bir eksen etrafında serbestçe hareket etmesi sağlanmalıdır. Kapının menteşelerinin bulunduğu sabit eksen, dönme eksenidir. Kapı, bu eksen etrafında döner. Eşit büyüklükte dört kuvvet kapının farklı noktalarına uygulanıyor. Acaba bu kuvvetlerden hangisi kapıyı daha kolay döndürür?
F1 kuvveti kapının dönüp açılmasını sağlar. Fakat F2 menteşeye doğru yöneldiği için kapıyı döndürüp açamaz. F3 kuvveti de kapının açılmasını sağlar, ama kapıya dik olmadığı için F1 kadar etkili değildir. F4 kuvveti eşit büyüklükte ve kapıya dik olmasına karşın menteşeye yakın olduğu için kapıyı açmakta zorlanmaya sebep olur.
Resimde anahtar ile bir somunun sıkılması gösterilmektedir. Elle uygulanan kuvvet, vida ile somun arasında vidaya paralel yönde bir gerilim uygulanır. Böylece dairesel yönde moment meydana getirmektedir. İşte bu momente tork denir. Anahtarın sapı ne kadar uzun olur ve ne kadar geriden tutulabilirse, somun o kadar kolay döner.
Tork Nelere Bağlıdır?
Bir kuvvetin dönmeye sebep olması üç değişkene bağlıdır:
- Kuvvetin büyüklüğü.
- Kuvvetin uygulandığı noktanın, döndürme noktasına yani cismin dönebileceği eksene uzaklığı.
- Kuvvetin uygulandığı açı.
Tork Hesaplama
Tork nasıl hesaplanır: sorusunun cevabı için fizik;
Tork Formülü
“kuvvet x kuvvet kolu”
ifadesini kullanır. Formüle göre, kuvvet kolu büyüdükçe tork da artar.
Aracın motorundaki dişlilerin konumlarını ve çaplarını değiştirmek. Piston koluyla oynamak güç kolunu artırmanın yollarından sadece birkaçıdır.
Tork veya moment hesabı: Şekillerde görüldüğü gibi A ve B noktalarına kuvvet uygulanmaktadır. Uygulanan kuvvetlerin O noktasından geçen eksene göre momentin büyüklüğü, F ve r vektörlerinin vektörel (vector) çarpımına eşittir.
𝜏⃗ = 𝑟⃗ 𝑥 𝐹⃗
Aralarında açı varsa O noktasından doğrultusuna çizilen dikmenin uzunluğudur. Bu uzunluğa kuvvet kolu denir.
F ile r arasındaki açı θ olduğuna göre d = r sinθ’ dır. Sonuç olarak momentin büyüklüğü aşağıdaki gibi yazılır.
𝜏 = 𝐹 (𝑟 𝑠𝑖𝑛𝜃)
𝜏⃗ = 𝑟⃗ 𝑥 𝐹⃗
𝜏 = 𝐹. d
Tork = (Kuvvet ) x (Kuvvet kolu)
𝜏 = 𝐹 (r sinθ)
Şekilde görüldüğü gibi kuvvet kolu, dönme noktasından kuvvet doğrultusunda çizilen dikmenin uzunluğudur. Buna göre; Tork = (Kuvvet) x (Dönme noktasından kuvvet doğrultusuna çizilen dikmenin uzunluğu) olarak yazılır.
SΙ birim sistemine göre tork birimi aşağıdaki gibi yazılır.
Tork Birimi
Nm (Newtonmetre)’ dir.
(Newton) x (Metre) = N x m
O noktası etrafında serbestçe dönme özelliğine sahip OA çubuğunun A ucuna kuvveti şekildeki gibi uygulanıyor.
Bu durumda çubuk O noktası etrafında dönecektir. Meydana gelen tork’ un yönü sayfa düzlemine dik içe doğrudur. (ƒ) büyüklüğünü bulmak için F kuvvetinin iki dik bileşeninden sadece Fy kullanılır çünkü Fx bileşeninin doğrultusu dönme noktasından geçtiği için tork meydana getirmez. F kuvvetinin O noktasına göre meydana getirdiği tork;
𝜏0 = 𝐹𝑦 . 𝑑 𝜏0 = 𝐹. 𝑑 . 𝑠𝑖𝑛𝛼
Not: Uygulanan kuvvetin doğrultusu dönme noktasından geçiyorsa bu kuvvetin etkisinde o nokta etrafında dönme meydana gelmez yani o noktaya göre tork sıfırdır.
Soru:
O noktasından geçen eksen etrafında sürtünmesiz olarak dönebilen OA çubuğu yatay düzlem üzerinde durmakta iken şekildeki gibi F1 ve F2 kuvvetleri etkisinde kalıyor. Çubuk hangi yönde kaç N x m‘ lik moment ile döner? (sin37° = 0,6; cos37° = 0,8)
Çözüm:
F1 ve F2 kuvvetleri iki dik bileşene ayrılarak büyüklükleri hesaplanır. Burada F1x ve F2x bileşenlerini hesaplamaya gerek yoktur çünkü bu bileşenlerin O noktasına göre torkları sıfırdır.
F1y = F1 x cos37° = 10 x 0,8 = 8 N
F2y = F2 x sin37° = 15 x 0,6 = 9N
O noktasına göre toplam tork;
MO = 8 x 1- 9 x 2 = – 10 N x m
OA çubuğu (–) yönde 10 N x m’ lik moment büyüklüğüyle döner.
Bir yanıt yazın