Вал зерномолотилки МСА-1100, вращаясь равноускоренно, через N=12 оборотов после начала вращения достиг
скорости, соответствующей частоте вращения ν=1150 об/мин.
Найти угловое ускорение вращения вала.

ответ:Формула плеча силы

Определение и формула плеча силы

Рассмотрим рычаг с осью вращения находящийся в точке О. (рис.1). Силы F¯¯¯¯1 и F¯¯¯¯2, действующие на рычаг направлены в одну сторону.

Формула плеча силы, рисунок 1

Минимальное расстояние между точкой опоры (точка О) и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называют плечом силы.

Для нахождения плеча силы следует из точки опоры опустить перпендикуляр к линии действия силы. Длинна данного перпендикуляра и станет плечом рассматриваемой силы. Так, на рис.1 расстояние |OA|=d1- плечо силы F1; |OA|=d2- плечо силы F2.

Рычаг находится в состоянии равновесия, если выполняется равенство:

F1F2=d2d1(1).

Предположим, что материальная точка движется по окружности (рис.2) под действием силы F¯¯¯¯ (сила действует в плоскости движения точки). В таком случае угловое ускорение (ε) точки определяется тангенциальной составляющей (Fτ) силы F¯¯¯¯:

mRε=Fτ(2),

где m - масса материальной точки; R - радиус траектории движения точки; Fτ - проекция силы на направление скорости движения точки.

Если угол α - это угол между вектором силы F¯¯¯¯ и радиус - вектором R¯¯¯¯, определяющим положение рассматриваемой материальной точки (Этот радиус- вектор проведен из точки О в точку А на рис.2), тогда:

Fτ=Fsinα (3).  

Расстояние d между центром O и линией действия силы F¯¯¯¯ называют плечом силы. Из рис.2 следует, что:

d=Rsinα (4).  

Формула плеча силы, рисунок 2

Если на точку будет действовать сила (F¯¯¯¯), направленная по касательной к траектории ее движения, то плечо силы будет равно d=R, так как угол α станет равен π2.

Момент силы и плечо

Понятие плечо силы иногда используют, для записи величины момента силы (M¯¯¯¯¯), который равен:

M¯¯¯¯¯=[r¯¯F¯¯¯¯](5),

где r¯¯ - радиус - вектор проведенный к точке продолжения силы F¯¯¯¯. Модуль вектора момента силы равен:

M=Frsinα= Fd (6).

Построение плеча силы

И так, плечом силы называют длину перпендикуляра, который проводят из некоторой выбранной точки, иногда ее называют полюсом (выбираемой произвольно, но при рассмотрении одной задачи один раз). При рассмотрении задач точку О выбирают обычно на пересечении нескольких сил) к силе (рис.3 (а)). Если точка О будет лежать на одной прямой с силами или на самой силе, то плечи сил будут равны нулю.