Momen là một khái niệm khá quen thuộc trong vật lý và được ứng dụng nhiều trong ngành sản xuất xe hơi. Tuy nhiên, ít người hiểu rõ momen là gì và các ứng dụng cụ thể trong thực tế. Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về đại lượng vật lý này trong bài viết dưới đây.
Contents
Momen là gì?
Momen, tên tiếng anh là Moment (thường được ký hiệu là M). Theo định nghĩa trong vật lý, thì momen được hiểu là một đoạn thẳng có hướng (gọi là vectơ) là B, và có gốc tại G với tâm tính từ O là tích vectơ.
Công thức của momen được tính như sau: M = r . B
Trong đó: r: là vectơ khoảng cách nối từ O tới G.
Các loại momen hiện nay
Có nhiều loại momen tuy nhiên chỉ có momen lực và momen xoắn là hai loại momen có ý nghĩa ứng dụng cao nhất trong cuộc sống của con người.
Momen lực
-
Định nghĩa momen lực là gì?
Momen lực là một trong các đại lượng vật lý, thể hiện tác động gây ra sự quay quanh một điểm hay một trục của vật thể. Momen lực tỉ lệ thuận với tích khoảng cách từ giá của lực đến trục quay, cùng với độ lớn của lực.
-
Công thức
Công thức tính momen lực như sau:
M = F.d
Trong đó:
- M: là momen lực (Nm).
- F: là độ lớn của lực tác động (N).
- d: là khoảng cách tính từ tâm quay đến giá của lực F (hay còn gọi là cánh tay đòn của lực F).
Ngoài ra, nếu giá của lực đi qua tâm quay, thì lúc này lực sẽ không có tác dụng làm quay. Khi đó d = 0 và M=0.
Nếu muốn tăng momen lực thì phải tăng độ lớn của lực hoặc tăng độ dài của cánh tay đòn hoặc tăng cả hai yếu tố này.
-
Ứng dụng của momen lực
Momen lực có ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ, các cửa ra vào của nhà bạn. Bạn có thể thấy các tay nắm cửa thường được bố trí xa bản lề nhằm mục đích làm tăng momen lực, giúp chúng ta dễ mở cửa hơn.
Hoặc bạn có thể quan sát những chiếc cờ lê. Cờ lê có cánh tay đòn càng lớn (căn cứ theo chiều dài của cờ lê) thì sẽ có khả năng mở được càng nhiều loại ốc siết chặt hơn. Bởi vì khi sử dụng cùng một lực, cánh tay đòn càng lớn thì momen lực sẽ càng lớn, dẫn đến tác dụng làm quay lớn hơn.
Momen xoắn
-
Định nghĩa momen xoắn là gì?
Momen xoắn là lực sinh ra khi một vật thể quay quanh một trục nào đó. Khi có một lực tác động vào một vật khiến nó quay quanh một điểm thì đó là khi momen xoắn xuất hiện. Momen xoắn là một đại lượng vector, trong đó hướng của vectơ phụ thuộc vào hướng của lực tác dụng lên trục.
-
Công thức
Công thức tính momen xoắn:
T= P*9.55/n
Trong đó:
- T là momen xoắn trên trục động cơ (Nm)
- P là công suất động cơ điện (kW)
- n là tốc độ động cơ (vòng/phút)
Đơn vị đo của momen xoắn được tính bằng Newton mét (Nm) hoặc pound-feet (lb/ft). Cách chuyển đổi giữa hai đơn vị này: 1 ft/lb = 1,36 Nm.
-
Ứng dụng của momen xoắn
Momen xoắn luôn xuất hiện quanh ta nhưng bạn thường không để ý đến. Ví dụ, để mở khóa cửa nhà hằng ngày, bạn đã áp dụng momen xoắn tới ba lần. Đầu tiên là xoay chìa khóa, sau đó là xoay tay nắm cửa và đẩy cửa mở để nó xoay trên bản lề.
Hay khi đi xe đạp, bạn dùng chân tác động lực vào bàn đạp để làm quay bánh xe, tạo ra chuyển động cho xe. Lực của chân bạn kết hợp với chiều dài của đùi tới bàn đạp sẽ tạo ra một lực “xoắn” để làm quay bánh xe, đó chính là momen xoắn.
Momen xoắn cực đại là gì?
Momen xoắn cực đại được hiểu là lực sinh ra khi vật thể quay quanh trục ở mức lớn nhất.
Ý nghĩa của momen xoắn cực đại thường được áp dụng trong ngành công nghiệp xe hơi, để chỉ khả năng kéo tải của một chiếc xe. Momen xoắn càng lớn, động cơ càng thực hiện được nhiều công hơn. Những chiếc xe có momen xoắn cực đại lớn sẽ có khả năng kéo các vật nặng tốt hơn rất nhiều.
Do đó, một động cơ xe được cho là “cực mạnh, cực nhanh” cần đảm bảo những tiêu chí sau đây:
- Có công suất cực đại lớn, từ đó đạt được tốc độ cao
- Có momen xoắn cực đại lớn, có khả năng tải nặng, lực kéo mạnh
- Momen xoắn cực đại phải đạt được ở vòng tua thấp, có khả năng tăng tốc nhanh, tải nặng nhanh chóng và tiết kiệm nhiên liệu
- Momen xoắn cực đại phải đạt được tại một dải vòng tua dài, giúp kéo dài khả năng tải nặng và tăng tốc độ của xe
Do đó, khi thiết kế một động cơ, nhà thiết kế phải cân đối giữa công suất và momen xoắn tùy theo mục đích sử dụng của chiếc xe đó. So sánh 2 động cơ cùng dung tích xilanh, động cơ sử dụng xăng sẽ có công suất cực đại lớn hơn động cơ diesel, nhưng momen xoắn cực đại thì ngược lại.
Vì vậy, các loại xe tải, xe địa hành thường sử dụng động cơ diesel. Vì động cơ diesel thì momen xoắn cực đại được nằm ở một dải tốc độ vòng quay. Ví dụ, động cơ của xe Hyundai Veracruz 3.0, momen xoắn cực đại đạt 450Nm tại dải tốc độ từ 1750-3500 vòng/phút.
Còn các loại xe du lịch, xe gia đình thường sử dụng động cơ xăng. Vì giá trị momen xoắn cực đại của các dòng xe này chỉ ở 1 vị trí tốc độ vòng quay nhất định. Ví dụ, động cơ của BMW 530i đạt momen xoắn cực đại là 320Nm tại tốc độ vòng quay 2750 vòng/phút.
Đây là một ưu thế khá nổi bật của động cơ diesel so với động cơ xăng. Người dùng cần lưu ý đến thông số này để lựa chọn chiếc xe phù hợp với mục đích sử dụng của mình.
Bài viết trên đây là tổng hợp những kiến thức thú vị về momen lực và momen xoắn. Hy vọng bạn đã có được những thông tin hữu ích để áp dụng trong công việc và cuộc sống của mình!
