Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
  • 1
  • 2
2020-10-09, 19:13
  #13
Medlem
Bara-Robins avatar
Det finns två sätt att se på vridmoment. Inget av dem är innebär i sig självt någon kraft, men behandlad så som ingenjörer gör så använder man av nödvändig effektivitet en formalism som behandlar vridmomentet som en förskjutnings-psuedovektor, ofta från en axelns centrum, där man behandlar problem genom att låta denna ha en rätvinklig kraftvektor kopplad till sig.
Detta är det enklaste sättet att lösa ingenjörstekniska problem på och då axeln av någon anledning roterar av en kraft så är det såväl korrekt som intuitivt att beskriva dess resultat som en psuedovektor beståendes av en kraftvektor och en förskjutningsvektor. Så löses nära samtliga ingenjörstekniska problem korrekt.

Detta bör dock skiljas från vad momentum fundamentalt är. Även om man i de flesta kontexter med god framgång kommer långt genom att formulera momentum som en kraft så är det inte vad det är.
En anledning som fördunklar detta är att man ofta tänker på system där energi tillförs, likt en axel på en förbränningsmotor där rotationshastigheten på axeln faktiskt accelererar.
Detta beror dock på den tillförda kemiska energin från bränslet som förbränns och ger upphov till en frånstötande kraft från ekektromagnetiska fältet, vilket driver kolven ned genom cylindern osv.
Detta är inget annat än elektromagnetisk kraft som verkar genom lite mekanik.

Momentum och kraft är nämligen helt olika saker.
Kraft är "m×a" och momentum liksom vridmomentum är "m×v".
Det är olyckligt att man i folkmun likstället vridmoment med, ofta elektromagnetisk kraft från en motor.
Det är tydligt att även en harmonisk oscilator skulle förändra momentumet hos nogånting den interagerar med, trots avsaknad av tillförd energi som i fallet med en förbränningsmotor.

Psuedovektorn som ingenjörer använder sig av är just en "psuedo-vektor" då en vanlig vektor definieras av dess ändpunkter. Denna typen av psyedovektor är en förskjutningsvektor som förskjuter verkan på eller från axeln till en utomstående punkt samt utför en rotationsoperation på kraftvektorn så denna verkar från rät vinkel från förskjutningsvektorn.
Det innebär detaljer därutöver som i denna kontexten är i det närmaste oviktiga, som att vissa symmetrier inte stämmer.
Det är en funktionell modell helt enkelt, men inte en fundamental.

Fundamentalt så finns det ingenting som heter "momentkraft". Om vi förenklar detta ner till en harmonisk oscilator för att bli av med karaktäristisken hos en förbränningsmotor så är som sagt alla former av mementum densamma. Oaktat om det är tillsynes rotationell i form av vrid eller inte så är det alltid linjärt momentum.
Detta döljs av att de linjära delarna finns inom ett objekts 3 dimensioner och i fallet med rotation så är det endast de linjära komponenterna av momentumet som är fundamentalt.

Så tar man ett exempel där ett drivet kugghjul driver ett passivt kugghjul så lockas man av intuition att tolka det som att det aktiva kugghjulet utövar kraft på det passiva för att rotera detta.
Så är det märkligt nog inte.
Hade det varit så, så hade en raketmotor åldrats i en annan takt än raketens noskon för att den rörde sig snabbare.

Istället så kommer ett objekt med momentum beståendes av en hastighetsfaktor större än ett annat objekt med momentum beståendes av en mindre hastighetsfaktor, att hinna ikapp den långsammare massan med lägre hastighetsfaktor.
När detta händer så varken accelererar(el. deaccelererar) det första objektivet det andra och utövar inte heller någon kraft på det andra objektet, trots hastighetsförändringen.

Mekanismen bakom har ingenting med kraft att göra, trots den goda funktionalitet hos modellen ingenjörer använder sig av.

Mekanismen beror på perfekt inelastisk kollision, tröghetsmomentumets bevarande, tröghetscentrums bevarande och Newtons första söm säger att en massa accelereras av en kraft, men där objekten vid interaktion blir en och samma massa, samma system, utan att deras gemensamma massa accelereras(el. de-accelereras) då det nya momentumet är konstant, där den nya hastigheten utgår efter interaktion från den samlade massans nya tröghetscentrum. Detta enligt m1v1+m2v2=(m1m2)v.

Det är en intressant tanke att ett aktivt kugghjul som tillsynes roterar ett annat passivt, istället är ett och samma system som rör sig tillsammans genom en kontinuerlig perfekt inelastisk kollision mellan två ständigt föränderliga punkter vid samma position.

Detta går att utveckla hur långt som helst. Higgs., relativism,. Mach, mm..

Så det finns ingenting som heter "momentkraft". Vilket är lättare att visualisera med linjära passiva momentum.

Kraft däremot är något helt annat. Där har vi relativistiska effekter, invarians, verkan via kraftbärare likt fält och/eller partiklar på avstånd, acceleration, osv. osv...

Ingenjörer tillskriver vridmoment "Nm" och behandlar dem som psuedovektorer beståendes av en förskjutningsvektor med en rotationsoperator för en kraftvektor, för att det fungerar.
Fysiskt sett är det linjära "mv".

Kraft behöver inte vara linjärt, men kräver också en diskussion.
__________________
Senast redigerad av Bara-Robin 2020-10-09 kl. 19:45.
Citera
  • 1
  • 2

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback