Công cụ này làm gì
Công cụ này tính mô-men xoắn cần thiết để quay một vật dựa trên dạng quay của định luật II Newton, \(\tau = I \cdot \alpha\). Khi biết mô-men quán tính của vật và gia tốc góc mà bạn muốn đạt được, công cụ sẽ cho ra mô-men xoắn tổng cần thiết, tính bằng niu-tơn mét (N·m). Đây là công cụ vật lý dùng được cho mọi hệ quay — bánh đà, trục động cơ, bánh xe, khớp robot hay mâm xoay.
Cách sử dụng
Bạn nhập hai giá trị: mô-men quán tính I tính bằng kilôgam nhân mét bình phương (kg·m²), thể hiện cách khối lượng phân bố quanh trục quay; và gia tốc góc α tính bằng radian trên giây bình phương (rad/s²), tức tốc độ thay đổi của vận tốc góc. Công cụ sẽ nhân hai giá trị này để cho ra mô-men xoắn cần thiết. Muốn tìm \(\alpha\) từ một thay đổi vận tốc, bạn dùng công thức \(\alpha = \dfrac{\Delta\omega}{\Delta t}\).
Giải thích công thức
Phương trình \(\tau = I \cdot \alpha\) tương tự như hệ thức tịnh tiến \(F = m \cdot a\). Ở đây, mô-men xoắn \(\tau\) đóng vai trò như lực, mô-men quán tính \(I\) đóng vai trò như khối lượng, còn gia tốc góc \(\alpha\) đóng vai trò như gia tốc dài. Mô-men quán tính càng lớn (khối lượng phân bố càng xa trục) hoặc gia tốc mong muốn càng cao thì đều đòi hỏi mô-men xoắn lớn hơn.
Ví dụ minh họa
Giả sử một bánh đà có mô-men quán tính 5 kg·m² và bạn muốn nó tăng tốc quay ở mức 2 rad/s². Mô-men xoắn cần thiết là $$\tau = 5 \times 2 = 10 \ \text{N}\cdot\text{m}$$ Nếu bạn tăng gấp đôi gia tốc lên 4 rad/s², bạn sẽ cần 20 N·m.
Câu hỏi thường gặp
Kết quả có tính cả ma sát không? Không — \(\tau\) ở đây là mô-men xoắn tổng (net). Để thắng được ma sát hay lực cản, bạn cần cộng thêm các mô-men cản đó vào kết quả.
Nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng đơn vị SI (kg·m² và rad/s²) để mô-men xoắn cho ra theo N·m. Trộn lẫn các đơn vị sẽ cho kết quả sai.
Làm sao để có gia tốc góc từ vòng/phút (RPM)? Đổi mức thay đổi RPM sang rad/s (nhân RPM với \(\tfrac{2\pi}{60}\)), rồi chia cho khoảng thời gian cần để đạt được tốc độ đó.
