Come calcolare il lavoro rotazionale

di Steven Holzner

In fisica, uno dei principali attori nel gioco della forza lineare è lavoro ; in forma di equazione, il lavoro è uguale alla forza per la distanza, o NEL = Fs . Il lavoro ha un analogo rotazionale. Per mettere in relazione una forza lineare che agisce per una certa distanza con l'idea di lavoro rotazionale, si collega la forza alla coppia (il suo equivalente angolare) e la distanza all'angolo.



Quando la forza sposta un oggetto per una distanza, il lavoro viene eseguito sull'oggetto. Allo stesso modo, quando una coppia fa ruotare un oggetto di un angolo, il lavoro è fatto. In questo esempio, calcoli quanto lavoro viene svolto quando ruoti una ruota tirando una corda attaccata al bordo esterno della ruota (vedi la figura).



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Esercitare una forza per girare un pneumatico.Esercitare una forza per girare un pneumatico.

Lavoro è la quantità di forza applicata a un oggetto moltiplicata per la distanza a cui è applicata. In questo caso, una forza F viene applicato con la stringa. Bingo! La stringa ti consente di effettuare la comoda transizione tra il lavoro lineare e quello rotazionale. Quindi quanto lavoro è fatto? Usa la seguente equazione:

NEL = Fs



dove S è la distanza alla quale la persona che tira la corda applica la forza. In questo caso, la distanza S è uguale al raggio moltiplicato per l'angolo attraverso il quale gira la ruota,

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quindi ottieni



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angoli retti rispetto al raggio. Quindi ti rimane

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Quando la corda viene tirata, applicando una coppia costante che fa girare la ruota, il lavoro svolto è uguale

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Questo ha senso, perché il lavoro lineare è F, e per convertire in lavoro rotazionale, converti da forza a coppia e da distanza ad angolo. Le unità qui sono le unità standard per il lavoro: joule nel sistema MKS (metro-chilogrammo-secondo).

Devi dare l'angolo in radianti affinché la conversione tra lavoro lineare e lavoro rotazionale risulti corretta.

Supponiamo di avere un aereo che utilizza eliche e di voler determinare quanto lavoro fa il motore dell'aereo su un'elica quando si applica una coppia costante di 600 newton-metri su 100 giri. Si parte dall'equazione di lavoro in termini di coppia:

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Inserendo i numeri nell'equazione ottieni il lavoro:

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