Pöördemomendi ühikute teisendaja: N·m, lbf·ft ja kgf·m

Pöördemomendi ühikute teisendaja

Pöördemoment on väändejõud. Pöördemomendi ühikute teisendaja teisendab pöördemomendi väärtuse ühest ühikust teise, näiteks njuutonmeetritest naeljõujalgadeks. Sellel lehel saab teisendada njuutonmeetrite, naeljalgade ja kilogrammjõumeetrite vahel ning näha kõiki kolme väärtust korraga.

Pöördemoment võrdub jõuga, mis on korrutatud kaugusega pöörlemispunktist jõu rakendumiskohani. Sama tugev vajutus pikale mutrivõtmele tekitab suurema pöördemomendi kui lühikesele.

Mida teisendaja teeb

Kasutaja sisestab ühe arvu ja valib ühiku, milles see arv on esitatud. Leht kuvab sama pöördemomendi kõigis kolmes ühikus.

• Tulemused kuvatakse kaheksa tüvenumbri täpsusega. Ümardatakse ainult kuva. Teisendus tehakse sisestatud arvu põhjal.
• Tulemus, mille suurus on alla 0,0001 või vähemalt miljard, kuvatakse teaduslikus esituses. Null kuvatakse tavalise 0-na.
• Negatiivsed väärtused on lubatud. Pöördemomendil on pöörlemissuund, seega nullist väiksem väärtus kirjeldab vastassuunalist väändumist.
• Tühi väli annab arvu asemel teate. Ühikut sisaldav link, mida leht ei paku, annab teisenduse asemel veateate.

Kolm ühikut

Njuutonmeeter on SI-ühik: üks njuuton jõudu, mis rakendub pöörlemispunktist ühe meetri kaugusel. Kaks ülejäänud ühikut vastavad kumbki kindlale arvule njuutonmeetritele. Kumbki neist arvudest ei ole mõõtetulemus, mistõttu need ajas ei muutu.

Mutrivõtmel või hooldusjuhendis märgitud „lb-ft” või „ft-lb” tähendab naeljõud-jalga. Mõlemad kirjapildid tähistavad sama ühikut; erinev on ainult sõnade järjekord.

Pöördemomendi teisendamise valem

Kõik siin kasutatavad ühikud on njuutonmeetri kindlad kordsed, seega koosneb teisendamine ühest korrutamisest ja ühest jagamisest. Väärtus teisendatakse kõigepealt njuutonmeetriteks ja seejärel soovitud ühikusse:

$\tau_2 = \frac{\tau_1 \times k_1}{k_2}$

kus $\tau_1$ on sisestatud pöördemoment, $k_1$ on valitud ühiku ühe ühiku kohta käiv njuutonmeetrite arv, $k_2$ on soovitud ühiku ühe ühiku kohta käiv njuutonmeetrite arv ja $\tau_2$ on vastus.

Teisendamise käigus ei liideta ega lahutata midagi, sest kõik kolm skaalat näitavad sama pöördemomendi korral nulli. Muutub ainult ühiku sammu suurus. Temperatuur on vastupidine näide: Celsiuse ja Fahrenheiti skaalad alustavad arvestamist eri lähtekohtadest, mistõttu ainult korrutav teisendaja kuvaks 0 °C väärtusena 0 °F, mitte väärtusena 32 °F.

Kust kaks mittesüsteemset ühikut pärinevad

Mõlemad põhinevad standardsel raskuskiirendusel, mille Kaalude ja Mõõtude Peakonverents määras 3. korral täpselt väärtuseks 9,80665 m/s² aastal 1901. See on kokkuleppeline väärtus, mitte kohalik mõõtetulemus, ning tänu sellele saab massiühikut kasutada jõuühiku asemel.

Naeljõud on 1959. aasta rahvusvaheline nael, täpselt 0,45359237 kg, mida see raskusjõud tõmbab; tulemuseks on 4,4482216152605 N. Naeljõud-jalg on selle jõu toime ühe jala kaugusel pöörlemispunktist ning sama 1959. aasta kokkuleppega määrati jala pikkuseks täpselt 0,3048 m.

$1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft} = 4.4482216152605\ \mathrm{N} \times 0.3048\ \mathrm{m} = 1.3558179483314004\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

Kilogrammjõud on ühe kilogrammi tõmme sama raskusjõu toimel, seega on kilogrammjõumeeter normaalraskusjõud pöördemomendina esitatult:

$1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m} = 1\ \mathrm{kg} \times 9.80665\ \mathrm{m/s^2} \times 1\ \mathrm{m} = 9.80665\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

Nende kahe ühiku võrdlemisel raskusjõud taandub, sest kumbki sisaldab seda ühe korra. Alles jääb naela ja jala korrutis:

$\frac{1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}}{1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}} = 0.45359237 \times 0.3048 = 0.138254954376$

NISTi eriväljaanne 811, lisa B, annab naeljala ümardatud väärtuseks 1,355818 N·m.

Näide: rattamutri pingutamine väärtuseni 100 N·m

Jagades selle njuutonmeetrite arvuga, mis vastab ühele naeljõud-jalale, saadakse Ameerika Ühendriikides ja Ühendkuningriigis kasutatav väärtus:

$\tau = \frac{100}{1.3558179483314004} \approx 73.756215\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}$

Jagades sama 100 väärtusega 9,80665, saadakse kilogrammjõumeetri väärtus, mida leidub endiselt vanemates hooldusjuhendites ja mõnel pöördemomendivõtmel:

$\tau = \frac{100}{9.80665} \approx 10.197162\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}$

Selle sisendi korral kuvab leht väärtused 100 N·m, 73,756215 lbf·ft ja 10,197162 kgf·m kõrvuti. Kõik kolm kirjeldavad sama seadistust ühel võtmel. Arvud erinevad, sest ühikud on erinevad, mitte sellepärast, et mutrit pingutataks tugevamini.

Levinud pöördemomendi teisendused

Iga rida näitab, milleks üks ühik kahes ülejäänud ühikus teisendub, kaheksa tüvenumbriga.

Millised väärtused on täpsed ja millised ümardatud

Kõik kolm ühikut põhinevad määratlustel, kuid ainult mõne määratluse saab kümnendmurruna täielikult välja kirjutada.

• 1 lbf·ft võrdub täpselt 1,3558179483314003 N·m. Kümnendmurd lõpeb seal, sest jalg ja naeljõud on ise täpsed kümnendväärtused.
• 1 kgf·m võrdub täpselt 9,80665 N·m, mis on standardse raskuskiirenduse väärtus.
• 1 lbf·ft võrdub täpselt 0,138254954376 kgf·m. Raskusjõud taandub ning naela ja jala korrutis on taas täpne kümnendväärtus.
• 1 N·m võrdub 0,73756214927726540… lbf·ft, mille numbrid ei lõpe kunagi, seega on iga selle kohta kirjutatud kümnendväärtus lühendatud.
• 1 kgf·m võrdub 7,2330138512098940… lbf·ft, samuti lõputu kümnendmurruna.

Teisendaja arvutab iga teguri määratluse aluseks olevatest konstantidest, mitte ei salvesta lühendatud kümnendväärtust. Seetõttu tuleneb lugeja nähtav ümardamine kuvast, mitte arvude aluseks olevast esitusest. Kaheksa tüvenumbrit on piisav, et määratlev väärtus oleks selgelt nähtav, kuid samas piisavalt vähe, et peita arvuti tehtud arvutuste viimased numbrid, mis sisaldavad teavet asemel ümardusmüra.

Korduma kippuvad küsimused

Mitu njuutonmeetrit on üks ft-lb? Üks naeljõud-jalg võrdub täpselt 1,3558179483314003 N·m, mida leht kuvab kujul 1,3558179 N·m. Vastupidises suunas teisendades võrdub üks njuutonmeeter 0,73756215 lbf·ft.

Kas ft-lb on sama mis lb-ft? Jah. Mõlemad tähistavad jõudu, mille suurus on üks naeljõud ja mis rakendub pöörlemispunktist ühe jala kaugusel. Juhendites kasutatakse sama ühiku kohta mõlemat sõnade järjekorda.

Kas njuutonmeeter on sama mis džaul? Mõlemad on moodustatud njuutonist ja meetrist, kuid nendega mõõdetakse eri suurusi. Džaul mõõdab energiat, pöördemoment aga teeb tööd ainult siis, kui võll tegelikult pöörleb. Nimetused on teadlikult erinevad: energiat väljendatakse džaulides, pöördemomenti njuutonmeetrites.

Milleks kasutatakse kilogrammjõumeetrit? See on vanem meetriline pöördemomendiühik, mida leidub endiselt hooldusjuhendites ja mõnel pöördemomendivõtmel. Üks kilogrammjõumeeter võrdub 9,80665 N·m ehk 7,2330139 lbf·ft.

Kas negatiivset pöördemomenti saab teisendada? Jah. Pöördemoment on märgiga suurus, sest sellel on pöörlemissuund, seega nullist väiksem väärtus kirjeldab vastassuunalist väändumist. Leht teisendab selle, mitte ei lükka seda tagasi.

Miks kuvab leht nii palju numbreid? Kaheksa tüvenumbrit muudab määratleva väärtuse loetavaks, näitamata arvutuste viimaseid numbreid, mis sisaldavad ümardusmüra. Salvestatud konstante ei lühendata kunagi, seega ei mõjuta lühike kuva järgmist teisendust.