Tork Hesaplama | Sen iste o hesaplasın!

Tork Hesaplama

Tork bir nesneye etki etmekte olan kuvvetin o nesne üzerinde yol açtığı dönme miktarını ele alan bir ölçüdür. Nesne bir aksın etrafında döner. Bu aks, pivot noktası yani (O), kuvvetin etki edeceği nokta ile pivot noktası yani O noktasının arasında yer alan mesafeye ise Moment Kolu yani (r) denir. Moment kolu aynı zamanda bir vektör olma özelliğin de taşımaktadır. Bundan dolayı da tork, mesafe vektörü ile kuvvet vektörünün kesişmesinden ortaya çıkan bir üründür ve aralarında yer alan açı da sinüs ile orantılıdır. Bunu bir formüle ile ifade edecek olursak, T = F x r = rF.Sin(Q), Tork Q açısından 90 derece olduğu noktaya geldiğinde maksimuma ulaşır. (sin = 1 ) Tork teknik olarak bu şekilde açıklanmaktadır.

Şimdi Torku somut bir şekilde ele alarak daha elle tutulur bir şekilde anlatmaya geçelim. Eğer Tork Hesaplama işlemini yapmak istiyorsak, önce torku anlamalıyız ve torku anlamak istiyorsak bundan önce kuvvetin ne anlama geldiğini ve neyi ifade ettiğini de bilmemiz gerekiyor. Kuvvet’in fizikte yer alan kabaca tanımına gelelim. “Hareket eden bir cismi durduran, duran bir cismi hareket ettiren, cisimlerin şekil, yön ve doğrultularını değiştiren etkiye Kuvvet denir.” Bu doğrudan bir alıntıdır. Şimdi buradan devam edip kuvveti ele alalım. Kuvvet ile hareket arasında doğrudan bir ilişki olduğunu bu tanım üzerinden de görebiliriz. Nesnelerin momentumu yani eylemsizliği vardır ve üzerlerinde herhangi bir etki olmadığı sürece de sahip oldukları konumu korumaya devam etme eğilimi taşırlar. Eğer duruyorsa durmaya devam eder ve hareket halinde ise hareket etmeye devam etme eğilimi içerisinde olacaktır. Bu, her nesnenin doğasında yer alan bir gizil özelliktir. Şimdi buradan yola çıkarak duran bir masayı ele alalım. Duran bir masa dışarıdan herhangi bir etki olmadığı sürece hareket etmeyecek ve hareketsiz olarak durmaya devam edecektir.  Aslında masa nötr bir konumda değildir, zira üzerine etki eden kütle çekim etkisi onun üzerinde yer almaktadır. Yine de yatay doğrultu üzerinde herhangi bir etki tarafından etkilenmediği için hareketsiz olarak sabit bir şekilde durmaya devam eder. Eğer bu masaya bir yatay kuvvet etki ederse, ve bu kuvvet masa ile zemin arasında yer alan sürtünme direncini aşacak büyüklüktüyse, masa hareket etmeye başlayacaktır. Kısaca baktığımız zaman kuvvet, duran cisimleri hareket ettirme ve hareket eden cisimleri durdurma ya da yavaşlatma etkisine sahip bir güçtür.

Fakat kuvvet tanımı içerisinde zaman birimi yer almamaktadır. Yani kuvvet tanımı bize hareketin zaman içerisinde gösterdiği değişimi vermez. Kuvvet, büyüklüğe ve doğrultuya sahip olan bir etki yani vektörel bir büyüklüktür. Kuvvet belirli bir yön ya da doğrultuda üzerinde etkir. Bu yön doğrusal ise lineer, dairesel ise açısal yani radyal bir kuvvetten söz etmemiz mümkün olacaktır. Zira kendi ekseni üzerinde harekete başlayan cisimlerin de bir açısal momentumu olmaktadır. Burada bahsi geçen açısal momentumu değiştirebilecek olan yegane şey ise kuvvetten başka bir şey değildir. Lineer vektörel kuvvete verilebilecek en güzel örnek yer çekimidir. Açısal yani radyal vetkörel kuvvete verilebilecek en iyi örnek ise merkez kaç kuvvetini ele alabiliriz. Lineer kuvvetin ökçüsü kilogram ya da Newton’dur. Yaklaşık olarak bakacak olursak 9,81 Newton, bir kilogramlık bir kuvvete denk gelecektir. Bir klogram ağırlığında olan bir cismi, yerden kaldırmak için bir kilogramın biraz üzerinde bir kuvvete ihtiyaç duyarız ve yine aynı şekilde bin kilogram ağırlığında olan bir otomobil, düz bir yüzey üzerinde ise ve vitesi boşa alındıysa bu otomobili hareket ettirebilmek için kırk ila elli kilogramlık bir lineer kuvvet uygulanması gerekmektedir. Yani bir nesneyi itmek, çekmek ya da kaldırmak için vetkörü lineer bir kuvvet ihtiyacımız olan şeydir.

Fakat dairesel bir nesneyi kendi etrafında döndürmek istediğimiz zaman devreye tork kavramı girecektir. Bir nesnenin kendi etrafında döndürmmeye yarayan kuvvete tork ya da dönme momenti denmektedir. Tork’u bir başka şekilde ifade edecek olursak dönme momeneti, açısal momentum kavramı ile iç içe olan bir kavramdır ve bir cismin çizgisel momentum vektörünün herhangi bir noktaya göre dönmesi ile birlikte açısal momentum kavramı ortaya çıkar. Cismin çizgisel momentüm vektörü olan P ve bu vektörün dönme noktasına bağlayan konum vektörü olan Y ise cismin açısal momentum vektörü de Y x P olacaktır. Y ve P birbirine diktir. J = Y X P ortaya çıkacaktır. Açısal momentum zamana göre değişmeyip sabit kalıyor ise buna açısal momentumun korunumu denecektir. ( dj/dt = sabittir) Sistemde yer alan açısal momentum zamana göre bir değişiklik gösteriyorsa bu aynı zamanda dönme monenti olan torku da verecektir. Yani dj/dt = Tork.

Yani Tork Hesaplama işlemlerini yapabilmek için, dönme ekseni üzerine dik bir şekilde etki eden kuvvet ile dönme ekseninde yer alan mesafeyi çarpmak durumundayız. Bunu da aşağıda yer alan görsel üzerinden görebilmeniz mümkündür.

Tork Hesaplaması Nasıl Yapılır?

Bir kuvvet türü olan Tork için yapılacak olan Tork Hesaplama işlemi metrik sistem üzerinden, Newton ile metre ya da kilogram ile metre cinsinden olmaktadır. Buna bir örnek verecek olursak, çok büyük bir somunu ele alalım. Bu somunu uzunluğu bir metre olan bir anahtar ile açmak isteyelim. Anahtarın elimizde olan kısmına uygulayacağımız kuvvete ise yirmi kilogram diyelim. Bu durumda somuna uygulanacak olan tork 20 kgm olur. yani (20 kg x 1m )

Tork Hesaplama işleminde bir değişikliğe gidip, anahtarın uzunluğu iki katına çıkarıldığı ve kuvvet yarıya indirildiği zaman ortaya yine 10 kg x 2 m üzerinden 20 kgm’lik bir tork hesabı çıkacaktır. Bir başka Tork Hesaplama işleminde ise anahtar uzunluğunu yarım metreye düşürüp, elimizde olan anahtar ucuna kırk kilogramlık bir kuvvet uygulayalım. Sonuç yine 20 kgm’lik olacaktır.Burada aslında bir manivela etkisi vardır. Yani tork denilen şey, manivela kol uzunluğunun değiştirilmesi ile bile azalıp artabilmektedir. Bunun önemli olmasının sebebi ise transmisyon dediğimiz sistemin yaptığı şeyin de bu olmasıdır. Birinin üzerinden kırk diş yer alan bir dişli üzerinden yirmi diş olan bir başka dişliyi çevirdiğimiz zamanda, kırk dişe sahip dişli 100 NM tork taşıyacak olursa ve dönme hızı da 100 RPM olursa, bu durumda yirmi dişe sahip dişlinin diğer dişli bir tur döndüğünde iki tur dönecektir. Fakat torku yarı yarıya azalarak 50 NM’e düşecektir. Buradan ortaya çıkacak sonuç ise torkun dişliler ve / ya da manivela kolu uzunluğuyla oynandığı taktirde azaltılıp arttırılabileceğidir. Transmisyon birbirini döndüren farklı çaplarda olan bir dizi dişli grubundan oluşmaktadır ve görevi seçilecek olan vitese göre torku da azalıp artmaktadır. Vites kutusu bir tür tork çarpanı işlevi görmektedir.

Tork, bir mili kendi ekseni etrafında döndüren kuvvettir. Lineer kuvvetten farkı ise döndürme yönününn açısal olmasıdır. Bundan dolayı da eksen merkezi ile eksen çeperi arasında yer alan mesafenin hesaba dahil edilmesi ortaya çıkar. Bir vidayı sıktığımız zaman, bir civatayı sıkar ya da gevşettiğimiz zaman uyguladığımız kuvvet torktur. En sade tork tanımı da budur.

Motorlarda da tork üretilmektedir. Motor torku, anlık ve averaj tork olmak üzere ikiye ayrılır.Kataloglarda yer alan tork, averaj torku iken, motorda üretilen tork şanzıman ve diferansiyelden geçerek tekerleğe iletilecektir. Bu sırada şansızman ve diferansiyelde yer alan dişli oranları mertebesinede katlanacaktır.

Tork Hesaplama!