Η έννοια της Ροπής

Όταν σε ένα σώμα το οποίο μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα σημείο, εφαρμοστεί μια δύναμη, η διεύθυνση της οποίας δεν διέρχεται από το σημείο περιστροφής, τότε το σώμα θα στραφεί. Το μέγεθος της στροφής αυτής εξαρτάται:

• από το μέγεθος της δύναμης και
• από την ελάχιστη απόσταση της δύναμης από το σημείο περιστροφής

Ονομάζουμε λοιπόν ροπή M, το γινόμενο της δύναμης F επί την ελάχιστη απόσταση d. Δηλαδή
ισχύει η σχέση M=F⋅d. Η ελάχιστη απόσταση d ονομάζεται μοχλοβραχίονας.

Έστω, ότι ο διωστήρας μιας πετρελαιομηχανής (Diesel) μεταβιβάζει μια δύναμη F ίση με 12000N. Ποιος είναι ο μοχλοβραχίονας d της δύναμης ως προς τον άξονα του στροφαλοφόρου και πόση ροπή M που προκαλεί;
Δίνονται: η γωνία φ=8^o και η απόσταση L=0,4m.

I. Με σταθερές τιμές της δύναμης F=10000N και της απόστασης L=0,4m δοκιμάστε να μεταβάλετε τη γωνία φ, δίνοντας διαδοχικές τιμές (π.χ. 5^o,6^o,7^o,8^o,9^o,10^o). Με ποιο τρόπο ανταποκρίνεται το μέγεθος της ροπής Μ σε αυτές τις μεταβολές; Πως εξηγείτε τη συμπεριφορά της ροπής Μ;

II. Μελετήστε τη συμπεριφορά της αποδιδόμενης ροπής Μ κατά τη διάρκεια μεταβολής του μεγέθους της απόστασης L (π.χ. 0,2m 0,4m 0,8m), θεωρώντας σταθερές τις τιμές της δύναμης F=20000Ν, καθώς και της γωνίας φ=8^o. Πως συνδέονται τα παραπάνω μεγέθη (Ροπή και Απόσταση) μεταξύ τους;
Πως εξηγείτε αυτή τη σύνδεση;