Vääntö

Tätä artikkelia on pyydetty kuvitettavaksi. Syy: {{{1}}}. Tarkempia tietoja saattaa olla sivulla AutoWiki:Artikkelitoiveet.

Fysiikassa vääntöä (tunnus T) voidaan ajatella epämuodollisesti "pyörimisvoimana". Vääntöä mitataan newtonmetreillä. Väännön, usein puhutaan myös momentista, käsite periytyy Arkhimedeen työstä vipujen kanssa. Voiman, massan ja kiihtyvyyden pyörimisliikkeen yhtälöt ovat vastaavasti vääntö, hitausmomentti (inertiamomentti) ja kulmakiihtyvyys. Voima, jota käytetään vipuun kerrottuna vivun pituudella, on vääntömomentti. Esimerkiksi kolmen newtonin voiman käyttäminen vipuun, jonka pituus on kaksi metriä tuottaa yhtä paljon vääntömomenttia kuin yhden newtonin käyttäminen kuuden metrin vipuun.

Vääntö saadaan kulmanopeuden vektorin (r) ja voiman vektorin (F) tulona:

T = r·F

Mekaaninen vääntö

Vääntö on osa moottorin perusmääritystä: moottorista saatu teho ilmaistaan sen väännöllä, joka on kerrottu pyörimisnopeudella. Polttomoottorit tuottavat käyttökelpoista vääntöä vain tietyllä kierroslukualueella (tyypillisesti noin 1 000-6 000 kierrosta minuutissa pienellä autolla). Ulos saatavaa kierroslukuriippuvaista vääntöä voidaan mitata dynamometrilla ja se voidaan ilmaista vääntökäyrällä. Vääntökäyrän huippu ei voi määrityksen mukaan ilmentyä suuremmalla kierrosnopeudella kuin suurin teho.

Väännön, tehon ja pyörimisnopeuden suhteen ymmärtäminen on olennaista rakennettaessa moottoria. Voimansiirron ja vaihteiston välityksen on oltava oikea, jotta moottorin vääntö saadaan hyödynnettyä parhaiten.

Höyrykoneet ja sähkömoottorit tapaavat tuottaa suurimman väännön kun pyörimisnopeus on nolla, väännön vähetessä kun pyörimisnopeus kasvaa (johtuen suuremmista sisäisistä vastuksista). Tästä syystä tällaisilla moottoreilla on usein hyvin erilaiset voimansiirrot kuin polttomoottoreilla.

Väännön ja tehon suhde

Tämän artikkelin tai osion paikkansapitävyys on kyseenalaistettu, ja artikkeli tarvitsee tarkistamista. Artikkelin keskustelusivulla voi keskustella epäselvyyksistä. Kaikki tarkistettavat sivut

Jos voiman annetaan vaikuttaa jonkin määrän aikaa, se tekee mekaanista työtä. Samalla tavalla, jos väännön annetaan vaikuttaa pyörivällä matkalla, se tekee työtä. Teho on tehty työ jaettuna ajalla. Kuitenkin aika ja pyöritty matka liittyvät toisiinsa kulmanopeudella, missä jokainen kierros on tuotosta ympyrän ympärysmitasta, joka on liikuttu voiman vaikutuksesta. Tämä tarkoittaa, että vääntö, joka aiheuttaa kulmanopeuden kasvamisen, tekee työtä ja saatu teho voidaan laskea seuraavalla tavalla:

Teho = vääntö x pyörimisnopeus

Matemaattisesti yhtälö voidaan järjestää uudestaan, jotta vääntö voidaan laskea annetusta tehomäärästä. Käytännössä ei ole mitään suoraa tapaa mitata tehoa kun vääntö ja pyörimisnopeus voidaan mitata suoraan.

Johdonmukaisia mittayksiköitä pitää käyttää. SI-järjestelmässä tehon yksikkö on watti, väännön newtonmetri ja pyörimisnopeuden radiaaneja sekunnissa (ei kierroksia minuutissa eikä edes kierrosksia sekunnissa).

Vääntökäyrä

Polttomoottorin vääntökäyrä on usein alaspäin avautuvan laakean kaaren muotoinen. Kuvassa vääntökäyrä on merkitty sinisellä.

Mittayksiköt

Väännön mittayksiköitä ovat newtonmetri ja pound-feet.

Lähde

• Artikkeli käyttää sisältöä englanninkielisen Wikipedian Torque-artikkelista. Wikipediasta voi ottaa tekstiä tietyin ehdoin, koska Wikipedia on GFDL-lisenssillä.