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Qu'est-ce que le couple?

Mar 30, 2017
Vous avez probablement entendu parler de couple avant, peut-être tout en discutant des voitures. Maintenant, apprenez ce qu'il est réellement, et ce qu'il a à voir avec l'équilibre de rotation. Ensuite, travaillez à travers un exemple de problème qui combine les deux.

Couple dans la vie quotidienne

Lorsque nous entendons le terme «couple» soulevé, c'est le plus souvent dans le contexte des automobiles. Le couple est l'un des termes couramment répandus pour décrire la puissance d'une voiture, mais qu'est-ce que cela signifie exactement? Dans une voiture, le couple est la force que les pistons mettent sur le vilebrequin, ce qui l'entraîne et les roues tournent.

Si souvent considéré comme un terme automobile, le couple est en fait un terme de physique général qui comporte de nombreuses applications. Le couple est défini comme une force de torsion qui tend à provoquer une rotation. Nous appelons le point où l'objet tourne l' axe de rotation . Vous utilisez le couple tous les jours sans vous en rendre compte. Vous appliquez le couple trois fois lorsque vous ouvrez simplement une porte verrouillée. En tournant la clé, en tournant la poignée de porte, et en poussant la porte ouverte, elle pivote sur ses charnières sont toutes des méthodes d'application d'un couple.

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Physique du couple

Afin de trouver une force linéaire, nous devons connaître une masse et une accélération. Cependant, le couple est un peu différent, grâce à la rotation impliquée. Pensez à ouvrir une porte. Où poussez-vous quand vous voulez qu'il s'ouvre? Vous poussez sur le côté de la porte où il n'y a pas de charnières parce que pousser sur le côté avec les charnières rendrait beaucoup plus difficile à ouvrir. Donc, pour le couple, nous devons connaître non seulement la masse et l'accélération d'une force linéaire, mais aussi à quelle distance de cette force provient de l'axe de rotation, car nous pouvons également obtenir des résultats différents en fonction de cela. Nous pouvons voir cela dans le diagramme et l'équation du couple.



T = F * r * sin ( theta )

T = couple

F = force linéaire

R = distance mesurée à partir de l'axe de rotation vers l'endroit où la force linéaire est appliquée

Theta = l'angle entre F et r

Dans notre équation, sin ( theta ) n'a pas d'unités, r a des unités de mètres (m) et F a des unités de Newtons (N). En combinant ceux-ci ensemble, on peut voir qu'une unité de couple est un Newton-meter (Nm).

Enfin, theta est nécessaire pour tenir compte de la direction à partir de laquelle la force linéaire est appliquée. La force ne sera pas toujours poussée tout droit comme une porte. Il peut provenir de différents angles différents.

Equilibre de rotation

Ainsi, nous avons vu comment un couple peut fonctionner sur un objet, mais vous pouvez facilement utiliser plus d'un couple à la fois. Réfléchissez au moteur de la voiture. Dans chaque voiture, il y a plus d'un piston appliquant un couple au vilebrequin. Dans ce cas, il existe un couple total qui représente la somme de chaque couple individuel.

Total T = T {1} + T {2} + ... + T {n}

Dans cette équation, n est le nombre total de couples appliqués à l'objet. Il existe également un cas particulier de cet équilibre de rotation appelé. C'est là où l'ajout de tous les couples agissant sur un objet est égal à zéro. Lorsque cela se produit, cela peut signifier qu'il n'y a pas de couple agissant sur l'objet, ou tous les couples agissant sur l'objet s'annulent. Afin de visualiser l'annulation des couples, regardons un cas simple avec deux couples: une balançoire.



Dans la partie supérieure de l'image, deux enfants sont assis sur une balançoire qui ne bouge pas. Ils sont équilibrés à l'axe de rotation, qui est le point d'appui dans le cas d'une balançoire. Les deux enfants exercent une force avec leur poids, autrement connu sous le nom de force due à la gravité. L'enfant 1 essaie de faire pivoter la balançoire dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et l'enfant 2 essaie de le faire tourner dans le sens des aiguilles d'une montre. Tant que les grandeurs des deux couples sont identiques, elles s'annulent mutuellement car elles tentent de déplacer la balançoire dans des directions opposées.

Problème d'impasse

Examinons un exemple de calcul en utilisant à la fois l'équilibre de rotation et l'équation du couple.



La balançoire dans l'image est en équilibre rotatif et ne bouge pas. Nous voulons savoir à quel point l'enfant 2 à droite provient de l'axe de rotation au point d'appui. L'enfant 1 à gauche a une masse de 38 kg et à 4 m du point d'appui. L'enfant 2 a une masse de 25 kg.