ماهو عزم الدوران
يعتبر عزم الدوران من الكميات المهمة لوصف ديناميكية الجسم الصلب الدوار. تستخدم كمية عزم الدوران في كثير من المجالات في حياتنا، حيث نملك جميعا فهما حوله، مثل استخدام مفتاح ربط كبير لفك براغي صعبة. يعمل عزم الدوران بطرق غير مرئية، مثل الضغط على دواسة الوقود في السيارة، مما يؤدي إلى إضافة عزم دوران إلى نظام القيادة. كذلك، عندما ننتقل من وضع الوقوف إلى وضعية ما، نطبق عزما على الأطراف، ويتم تحديده بالمسافة العمودية من محور الدوران إلى نقطة تأثير القوة.
ما هي أنواع العزوم
يمكن أن يكون العزم الدوراني ثابتًا أو ديناميكيًا، ويعني العزم الدوراني الثابت عزمًا لا يؤدي إلى تسارع زاوي؛ وفيما يلي، إليك بعض الأمثلة على العزم الدوراني الثابت
- يتم احتكاك الشخص الذي يدفع بابًا مغلقًا بباب ثابت لأن الباب لا يدور على الرغم من القوة المطبقة عليه .
- تُعَد دواسة الدراجة بسرعة ثابتة مثالًا على العزم الدوراني الثابت، حيث لا يوجد تسارع .
- يظهر عمود القيادة في سيارة السباق عزم دوران ديناميكي أثناء التسارع من خط البداية، حيث يجب أن ينتج تسارع زاوي للعجلات، نظرًا لأن السيارة تتسارع على طول المسار .
أمثلة على عزم الدوران
لشرح عزم الدوران بالتفصيل ، نلاحظ أن القوة الكلية المؤثرة على الجسم تساوي صفرًا ، ومن ثم، فإن الجسم في حالة توازن متعدية ،لكن القضيب يميل إلى الدوران ، وبالتالي يُعرف تأثير الدوران الناتج عن القوة باسم عزم القوة ، أو عزم الدوران ، فمثلا إذا استخدمنا القوة بالقرب من المفصلة ، فسيتطلب الأمر قوة أكبر لتدوير الباب .
يعتمد ذلك على اتجاه تطبيق القوة؛ فإذا كانت القوة عمودية على الخط الذي يربط المفصل ونقطة تطبيق القوة، سيكون هناك حاجة إلى قوة أقل .
أيهما أفضل عزم الدوران أم القدرة الحصانية
يرتبط عزم الدوران والقدرة الحصانية بشكل وثيق، لأنه في محرك الاحتراق الداخلي لا يمكن الحصول على أحدهما دون الآخر، ويعود الأمر إلى الرياضيات مرة أخرى، حيث يتم حساب القدرة الحصانية على النحو التالي:
- HP = عزم الدوران x RPM ÷ 5252
هذا يعني أنك إذا قارنت محركين بمخرجات عزم مختلفة ، فإن محرك عزم الدوران الأعلى سيولد دائمًا قوة حصانية أكبر في أي سرعة محرك معينة ، ومع ذلك ، لا يتم تصميم العديد من محركات عزم الدوران العالي لتسريع هذا المستوى العالي (فكر في ديزل قوي) ، لذلك غالبًا ما يتم المساس بأرقام القوة النهائية ، في المقابل ، قد يتم تصميم سيارة رياضية تعمل بالبنزين ذات سرعة دوران عالية ، بحيث يكون لها عزم دوران أقل ، ولكن توصيلها للطاقة القصوى عند سرعات محرك عالية يسمح لها بالتحرك بشكل أسرع .
معادلات عزم الدوران الأساسية
لنفترض أننا نستخدم مفتاح ربط طوله 0.5 متر لربط صمولة العجلة، ونحتاج إلى توفير قوة 50 نيوتن على الطرف البعيد من المفتاح لربط الصمولة بشكل آمن، ببساطة يمكننا حساب عزم الدوران المطلوب بضرب الرقمين للحصول على الناتج بوحدة متر نيوتن
يمثل عزم الدوران 50 (ن) × 0.5 (م) × = 25 نيوتن متر .
إذا كنت ترغب في الاحتفاظ به في المدرسة القديمة، فيمكن قياس المسافة بالأقدام والقوة بالجنيه، وفي هذه الحالة قد يكون مفتاح الربط 18 بوصة (1 قدم) وتطبيق 20 رطلاً من القوة في النهاية البعيدة
20 رطل × 1½ قدم = 30 رطل-قدم من عزم الدوران .
كيف يبدو عزم المحرك
إذا كان محرك ينتج 500 نيوتن متر من عزم الدوران ، فيمكننا استخدام تصور مماثل في الاتجاه المعاكس للمساعدة في فهم القوى المعنية ، لإيقاف ،مثل هذا المحرك من الدوران سيتطلب مفتاح ربط بطول متر واحد متصل بالعمود المرفقي ، بقوة 500 نيوتن المطبقة في الطرف الآخر ، نظرًا لأن كيلوغرام واحد يمارس قوة تبلغ حوالي 9.8 نيوتن في جاذبية الأرض ، فهذا يعني أنك ستحتاج إلى فارس بوزن 50 كجم للوقوف في النهاية ، أو ألان مكنيش .
كيف يعمل مفتاح عزم الدوران
تم تصميم شدات عزم الدوران لقياس وتطبيق كمية من عزم الدوران، حيث يختلف المبلغ المطبق على الشدة حسب طول المقبض ومقدار القوة المطبقة. تستخدم هذه المفاتيح نظام زنبرك معاير أو شعاع انحراف للكشف عن مقدار عزم الدوران المطبق، ويتم عرضه على عداد أو قرص .
يقاس عزم الدوران بالأقدام لكل رطل (قدم – رطل) بالإمبراطورية ، أو نيوتن متر (نيوتن متر) بالمتر ، يمكن تحديد المقدار المطلوب بشكل عام باستخدام آلية مدمجة في المقبض. في مفتاح النقر النموذجي ، تُصدر الآلية نقرة مسموعة عند الوصول إلى عزم الدوران المناسب ، عادةً ما يكون الحد الأقصى لإعداد مفتاح عزم الدوران 200 ، أو 250 رطلًا .
أنواع مفتاح عزم الدوران
رغم أنها تُعتبر نوعًا من مفاتيح الربط، إلا أن هناك خمسة أنواع رئيسية من مفاتيح ربط عزم الدوران، ولكل نوع منها مزايا وعيوب خاصة به، ومن المهم تحقيق التوازن بين هذه الصفات لتناسب احتياجاتك الشخصية بشكل أفضل، وهذا جزء مهم من عملية اختيار الأداة المناسبة .
- ربما يكون وجع عزم الدوران الأكثر شيوعًا، حيث يُستخدم مفتاح عزم الدوران بهذا النوع، وقد تم تسمية هذا النمط بالنقر نظرًا لإنتاجه نقرة مسموعة عند وصوله إلى المقدار المطلوب من عزم الدوران .
- نوع الشعاع الذي يستخدم مفتاح الربط ذو المظهر الغريب هو شعاع عزم الدوران، ويحتوي على شعاع طويل متصل بالرأس على شكل خط رأسي، بالإضافة إلى مقياس يتواجد في الأسفل .
- نوع الشعاع المنفصل، وجع عزم الدوران شعاع الانقسام، ومع ذلك، فإنه يعد نوعا من مفتاح عزم الدوران من الناحية الفنية، ولكن يستحق الإشارة إليه، حيث يحتوي على أجزاء أقل من مفتاح الربط التقليدي. وبما أنه يتم لحام الأجزاء الهامة معا، فهو خيار رائع للبيئات التجارية. يكاد يكون دقيقا مثل الشعاع القياسي، ولكنه أكثر متانة. يعمل عن طريق استخدام عارضتين، حيث يحتوي الجزء الرئيسي على مقبض يستخدم لتطبيق عزم الدوران .