Sukimo momento skaičiuoklė: N·m, lbf·ft, kgf·m

Sukimo momento vienetų skaičiuoklė

Sukimo momentas yra sukimo poveikį apibūdinantis jėgos momentas. Sukimo momento vienetų skaičiuoklė perskaičiuoja sukimo momento reikšmę iš vieno vieneto į kitą, pavyzdžiui, niutonmetrus į svaro jėgos pėdas. Šis puslapis perskaičiuoja niutonmetrus, svaro jėgos pėdas ir kilogramo jėgos metrus bei vienu metu rodo visas tris reikšmes.

Sukimo momentas yra jėgos ir atstumo nuo sukimosi taško iki vietos, kurioje veikia jėga, sandauga. Ta pati stūmimo jėga, veikianti ilgą veržliaraktį, sukuria didesnį sukimo momentą nei veikdama trumpą.

Ką atlieka keitiklis

Naudotojas įveda vieną skaičių ir pasirenka vienetą, kuriuo tas skaičius išreikštas. Puslapis pateikia tą patį sukimo momentą visais trimis vienetais.

• Rezultatai rodomi aštuonių reikšminių skaitmenų tikslumu. Suapvalinamas tik rodinys. Perskaičiavimas atliekamas pagal įvestą skaičių.
• Mažesnis nei 0,0001 dydžio arba milijardo ar didesnis rezultatas rodomas moksliniu žymėjimu. Nulis rodomas kaip paprastas 0.
• Neigiamos reikšmės priimamos. Sukimo momentas turi sukimosi kryptį, todėl mažesnė už nulį reikšmė apibūdina sukimą į kitą pusę.
• Tuščias laukelis pateikia raginimą, o ne skaičių. Nuoroda, kurioje nurodytas puslapio nesiūlomas vienetas, pateikia pranešimą, o ne perskaičiavimą.

Trys vienetai

Niutonmetras yra SI vienetas: vieno niutono jėga, veikianti vieno metro atstumu nuo sukimosi taško. Kiti du vienetai yra atitinkamai pastovus niutonmetrų skaičius. Nė vienas iš šių skaičių nėra matavimo rezultatas, todėl laikui bėgant jie nesikeičia.

Ant veržliarakčio arba techninės priežiūros vadove užrašytas „lb-ft“ ar „ft-lb“ reiškia svaro jėgos pėdą. Abu užrašai reiškia tą patį vienetą, skiriasi tik žodžių tvarka.

Sukimo momento perskaičiavimo formulė

Kiekvienas čia nurodytas vienetas yra pastovus niutonmetro kartotinis, todėl perskaičiuojant pirmiausia dauginama, o paskui dalijama. Reikšmė perskaičiuojama į niutonmetrus, tada – į norimą vienetą:

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

čia $\tau_1$ yra įvesta sukimo momento reikšmė, $k_1$ yra niutonmetrų skaičius viename pasirinkto vieneto vienete, $k_2$ yra niutonmetrų skaičius viename norimo vieneto vienete, o $\tau_2$ yra atsakymas.

Perskaičiuojant niekas nepridedama ir neatimama, nes visos trys skalės rodo nulį esant tam pačiam sukimo momentui. Keičiasi tik žingsnio dydis. Temperatūra yra atvejis, kai taip nėra: Celsijaus ir Farenheito skalės pradeda skaičiuoti nuo skirtingų taškų, todėl vien tik dauginantis keitiklis 0 °C pateiktų kaip 0 °F, o ne kaip 32 °F.

Iš kur atsirado du ne SI vienetai

Abu vienetai remiasi standartiniu sunkio pagreičiu, kurį 3-ioji Generalinė matų ir svorių konferencija nustatė tiksliai lygiu 9,80665 m/s² 1901 metais. Tai sutarta reikšmė, o ne vietinio matavimo rezultatas, todėl masės vienetas gali atstoti jėgos vienetą.

Svaro jėga yra 1959 metų tarptautinis svaras, tiksliai 0,45359237 kg, veikiamas šio sunkio pagreičio; ji lygi 4,4482216152605 N. Svaro jėgos pėda yra ši jėga, veikianti vienos pėdos atstumu nuo sukimosi taško, o tuo pačiu 1959 metų susitarimu pėda nustatyta kaip tiksliai 0,3048 m.

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

Kilogramo jėga yra vienas kilogramas, veikiamas to paties sunkio pagreičio, todėl kilogramo jėgos metras yra standartinis sunkio pagreitis, išreikštas kaip sukimo momentas:

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

Lyginant šiuos du vienetus tarpusavyje, sunkio pagreitis išnyksta, nes kiekviename jis panaudojamas po vieną kartą. Lieka svaro ir pėdos sandauga:

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

NIST specialiajame leidinyje 811, B priede, suapvalinta svaro jėgos pėdos reikšmė pateikiama kaip 1,355818 N·m.

Pavyzdys: rato veržlė priveržta iki 100 N·m

Padalijus iš niutonmetrų skaičiaus vienoje svaro jėgos pėdoje, gaunama reikšmė, naudojama Jungtinėse Amerikos Valstijose ir Jungtinėje Karalystėje:

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

Tą pačią 100 reikšmę padalijus iš 9,80665, gaunama kilogramo jėgos metro reikšmė, kuri vis dar pateikiama senesniuose techninės priežiūros vadovuose ir kai kuriuose dinamometriniuose raktuose:

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

Įvedus šią reikšmę, puslapis greta rodo 100 N·m, 73,756215 lbf·ft ir 10,197162 kgf·m. Visos trys reikšmės apibūdina tą patį vieno rakto nustatymą. Skaičiai skiriasi todėl, kad skiriasi vienetai, o ne todėl, kad veržlė veržiama stipriau.

Dažniausi sukimo momento perskaičiavimai

Kiekvienoje eilutėje pateikiama, ką vienas vienetas sudaro kitais dviem vienetais, nurodant aštuonis reikšminius skaitmenis.

Kurios reikšmės tikslios, o kurios suapvalintos

Visi trys vienetai pagrįsti apibrėžtimis, tačiau tik kai kurias iš jų galima visiškai užrašyti dešimtainiais skaičiais.

• 1 lbf·pėd. yra tiksliai 1,3558179483314003 N·m. Dešimtainė trupmena tuo baigiasi, nes pėda ir svaro jėga patys yra tikslūs dešimtainiai dydžiai.
• 1 kgf·m yra tiksliai 9,80665 N·m – standartinio sunkio pagreičio reikšmė.
• 1 lbf·pėd. yra tiksliai 0,138254954376 kgf·m. Sunkio pagreitis susiprastina, o svaro ir pėdos sandauga vėl yra tikslus dešimtainis dydis.
• 1 N·m yra 0,73756214927726540… lbf·ft, o skaitmenys niekada nesibaigia, todėl bet kuri užrašyta dešimtainė reikšmė yra sutrumpinta.
• 1 kgf·m yra 7,2330138512098940… lbf·ft, taip pat nesibaigianti reikšmė.

Skaičiuoklė kiekvieną daugiklį sudaro iš apibrėžiančių konstantų, o ne saugo sutrumpintą dešimtainę reikšmę, todėl skaitytojo matomas apvalinimas atsiranda dėl atvaizdavimo, o ne dėl skaičių, kuriais remiamasi. Aštuonių reikšminių skaitmenų pakanka apibrėžiančiai reikšmei aiškiai parodyti ir kartu paslėpti paskutinius kompiuterio aritmetikos skaitmenis, kuriuose yra apvalinimo triukšmo, o ne informacijos.

Dažnai užduodami klausimai

Kiek niutonmetrų sudaro viena ft-lb? Viena svaro jėgos pėda yra tiksliai 1,3558179483314003 N·m; puslapyje ji rodoma kaip 1,3558179 N·m. Perskaičiavus priešinga kryptimi, vienas niutonmetras yra 0,73756215 lbf (3,28 N)·ft.

Ar ft-lb yra tas pats, kas lb-ft? Taip. Abu užrašai reiškia vieno svaro jėgą, veikiančią vienos pėdos atstumu nuo sukimosi taško. Vadovuose tam pačiam vienetui vartojama bet kuri žodžių tvarka.

Ar niutonmetras yra tas pats, kas džaulis? Abu vienetai sudaryti iš niutono ir metro, tačiau jais matuojami skirtingi dydžiai. Džauliu matuojama energija, o sukimo momentas atlieka darbą tik tada, kai velenas iš tikrųjų sukasi. Šie pavadinimai sąmoningai atskirti: energija išreiškiama džauliais, o sukimo momentas – niutonmetrais.

Kam naudojamas kilogramo jėgos metras? Tai senesnis metrinės sistemos sukimo momento vienetas, vis dar sutinkamas techninės priežiūros vadovuose ir kai kuriuose dinamometriniuose raktuose. Vienas kilogramo jėgos metras yra 9,80665 N·m, arba 7,2330139 lbf·ft.

Ar galima perskaičiuoti neigiamą sukimo momentą? Taip. Sukimo momentas yra ženklinis, nes turi sukimosi kryptį, todėl mažesnė už nulį reikšmė apibūdina sukimą į kitą pusę. Puslapis ją perskaičiuoja, o ne atmeta.

Kodėl puslapyje rodoma tiek daug skaitmenų? Aštuoni reikšminiai skaitmenys leidžia įskaitomai pateikti apibrėžiančią reikšmę, nerodant paskutinių aritmetikos skaitmenų, kuriuose yra apvalinimo triukšmo. Saugomos konstantos niekada nesutrumpinamos, todėl sutrumpintas atvaizdavimas neturi įtakos kitam perskaičiavimui.