Tork

Tork:

Bir kapı kolunun menteşeleri birleştiren çizgiden olabildiğince uzağa yerleştirilmesinin bir nedeni vardır. Ağır bir kapıyı açmak isterseniz, elbette bir kuvvet uygulamanız gerekir; ama tek başına bu da yetmez. Bu kuvveti hangi noktaya ve hangi yönde uygulayacağınız da önemlidir. Eğer kuvveti kapı kolunun yakınına değil de menteşelere yakın uygularsanız veya kapının yüzeyine dik değil de küçük bir açıyla uygularsanız kapıyı hareket ettirmek için daha büyük bir kuvvetle itmeniz gerekir.

Şekilde O'dan geçen ve kesite dik olan bir eksen etrafında dönebilen bir cismin kesiti görülüyor. O noktasına göre konum vektörü r olan P noktasına bir F kuvveti uygulanıyor. r ve F vektörlerinin yönleri arasında φ açısı var.^[1]

-F'nin cismin dönme ekseni etrafında dönme hareketine nasıl yol açtığını anlamak için F'yi iki bileşene ayırırız. F_r, radyal bileşeni adı verilen bileşen, r yönündedir. Bu bileşen dönmeye yol açmaz çünkü uygulanma yönü, O noktasından geçen bir doğru üzerindedir.F'nin diğer bileşeni, F_t teğet bileşeni ise r'ye dik olup büyüklüğü F_t = F sin φ'dir. Bu bileşen dönmeye yol açar.

F vektörünün cismi döndürme yeteneği sadece F_t teğet bileşeninin büyüklüğüne değil, aynı zamanda O'dan ne kadar uzak bir noktaya uygulandığına da bağlıdır. Bu iki faktörü de kapsamak için, bu iki faktörün çarpımı olarak tork adı verilen bir büyüklük tanımlıyoruz ve onu şöyle yazıyoruz:

τ = r (F sin φ) = rF_t

Torku hesaplamanın yolları

τ = r (F sin φ) = rF_t

τ = r_t F_t = r_t F^[1]

= "(r_t) F = r_t F" olarak yazılabilir. Burada r_t, O dönme ekseniyle F vektörünün uzatılmasıyla elde edilen çizgi arasındaki dik uzaklıktır. Bu uzatılmış çizgi, F vektörünün etki çizgisi olarak bilinir ve r_t de F vektörünün moment kolu olarak adlandırılır. Şekilden görebiliyoruz ki, r_t büyüklüğü olan r_i, F_i kuvvet bileşeninin moment kolu olarak tarif edebileceğimizi gösteriyor.

Tork, F kuvvetinin döndürme ya da burma işi olarak tanımlanabilir. Bir cisme döndürmek amacıyla bir kuvvet uyguladığınızda, bir tork uygularsınızdur. Tork'un SI birimi Newton-metre'dir (N.m). Ama tork ve iş çok farklı büyüklükler olup aynı zamanda bir iş birimidir. Bu genel olarak joule olarak ifade edilir ve torkla karıştırılmamalıdır. İş genel olarak joule olarak ifade edilir ve tork için bu asla yapılmaz.

Burada, tek bir eksen etrafındaki dönme hareketini incelediğimizden, vektör göstermesine ihtiyacımız yok. Bu bölümde tork, başlangıçta sabit olan cismi döndürdüğü yöne göre ya pozitif ya da negatif: Eğer cisim saat yönünün tersine dönüyorsa, tork pozitiftir; eğer cisim saat yönünde dönüyorsa, tork negatiftir.

Torklar, kuvvetler için ele aldığımız toplama ilkesine uyarlar. Bir cisme birden fazla tork etkidiğinde, net tork (veya sonuç tork) tek tek torkların toplamıdır. Net torkun simgesi τ_net'tir.^[1]