Warto przeczytać

Moment siły zdefiniowany jest jako iloczyn wektorowy dwóch wektorów. Pierwszy z nich to wektor łączący oś obrotu ciała z punktem przyłożenia do niego siły. Drugi, to ta przyłożona siła:

Skoro jednostką odległości w układzie SI jest metr, a siły niuton, to jednostką momentu siły będzie iloczyn niutona i metra. Przyjęło się potocznie nazywać tę jednostkę niutonometrem.

Wartość momentu siły, wyrażona w niutonometrach, będzie pojawiać wszędzie tam, gdzie pojawia się ruch obrotowy, np. dla elektrycznej wiertarki ręcznej (Rys. 1.):

R1TpMwDXM4QTt

Rys. 1. Rysunek przedstawia wiertarkę trzymaną pionowo w dwóch dłoniach, podczas czynności wiercenia otworu w deseczce. Na rysunku wiertło pokazano częściowo "wwiercone" w deseczkę leżącą poziomo.

Pomińmy tu specyfikację techniczną urządzenia, dla którego producent zazwyczaj podaje maksymalny moment siły w układzie napędowym. Natomiast dla wiertła i substancji, w której wiercimy otwór, da się zdefiniować współczynnik tarcia, będący ilorazem momentu siły tarcia między wiertłem a wierconym obiektem oraz siłą nacisku wietrła na ten obiekt. Oznacza to w szczególności, że - w przeciwieństwie do współczynnika tarcia w ruchu postępowym - współczynnik tarcia będzie miał wymiar długości (niutonometr podzielony przez niuton daje metr).

Podobną informację jak w specyfikacji wiertarki znajdziemy w opisie silnika samochodowego, informującą, jaki moment siły przenoszony jest na wał korbowywał korbowy wał korbowy.

Aby obliczyć wartość momentu siły, musimy znać trzech wielkości:

• wartości przyłożonej siły,

• wektora prostopadłego do osi obrotu, wskazującego punkt przyłożenia siły, tj. jej ramienia

• kąta, jaki tworzą siła i jej ramię

Znając te wielkości, wartość momentu siły możemy znaleźć jako

Uwaga: jeśli ramię siły jest do niej prostopadłe, sinus przyjmuje wartość równą 1.

Aby bezpośrednio zmierzyć moment siły, możemy skorzystać z narzędzia – klucza dynamometrycznego. Jest to rodzaj klucza, który pozwala dokręcać śruby z określoną wartością momentu siły. Przykładowy klucz zaprezentowano na Rys. 2.:

R4LihsTs2WEY3

Rys. 2. Zdjęcie przedstawia klucz dynamometryczny o kształcie długiego, wąskiego cylindra. Na lewym końcu cylindra znajduje się prostopadły krótki pręt, na którym można osadzić nakrętkę. Kilka nakrętek o różnych rozmiarach leży obok. Pośrodku cylindra znajduje się tulejka z podziałką na obwodzie. Gdy tulejka obraca się, przesuwa się wzdłuż osi cylindra, odsłaniając drugą podziałkę umieszczoną wzdłuż powierzchni cylindra.

Przykładowa konstrukcja takiego klucza zawiera w sobie mechanizm sprężynowy – przekręcając pokrętło, którym ustawiamy pożądany moment siły, skracamy lub wydłużamy sprężynę, zmniejszając lub zwiększając jej naciąg. Sprężyna ta jest połączona z mechanizmem zapadkowym, który „klika” w momencie osiągnięcia ustalonej na skali wartości. To, z jakim momentem siły należy dokręcić śrubę, zależy od materiału, z jakiego jest wykonana, jej rozmiarów i przeznaczenia elementu, który przykręcamy. Np. śruby mocujące koło samochodowe przykręca się z momentem siły 80‑120 Nm, ale małe plastikowe śruby stosowane do mocowania elementów wnętrza czy aluminiowych bagażników dachowych to już moment siły z zakresu 5‑15 Nm. Natomiast duże śruby, stanowiące część konstrukcji stalowych, dokręca się z momentami siły przekraczającymi dziesiątki tysięcy Nm.

Słowniczek