TORK KAVRAMI

Musluğu açmak, pencere ve kapıları açmak, anahtarla kilidi açmak, kitapların sayfalarını çevirmek gibi yapılan pek çok hareket aslında cisimleri döndürme hareketidir. Bu döndürme hareketleri yapılırken cisimlere kuvvet uygulanır. Kuvvetin; cisimlerin şeklini, doğrultusunu, hareket yönünü değiştirme ve öteleme etkisi olduğu gibi döndürme etkisi de vardır. Cismi döndürebilmek için cismin bir nokta ya da bir eksen etrafında serbestçe hareket etmesini sağlamak gerekir. Örneğin bir kapının menteşelerinin bulunduğu sabit eksen, dönme eksenidir. Kapı, bu eksen etrafında döner. Bir kuvvetin cismi bir eksen ya da nokta etrafında döndürme etkisine tork denir. Tork, vektörel bir büyüklük olup x sembolü ile gösterilir. Birimi SI’da N.m’dir. Bir kapıyı menteşeleri doğrultusunda uygulanacak kuvvetle açmak mümkün değildir. Kuvvet uygulanmasına rağmen kuvvetin kapı üzerinde döndürücü etkisi oluşmaz (Şekil 1.64).

Uygulanan kuvvetin, bir cismi dönmeye zorlanması için kuvvetin uygulama noktası ile dönme noktasını birleştiren doğruya dik olması (Şekil 1.65.a) ya da bu doğruya F2 kuvveti gibi dik olan bir bileşene sahip olması (Şekil 1.65.b) gerekir. Dik olmayan F2 kuvveti bileşenlerine ayrıldığında yatay F2x bileşeninin doğrultusu dönme ekseninden geçtiği için döndürücü etkisi olmaz. Fakat dik olan F2y bileşeninin dönmeye zorlayıcı etkisi vardır.

Kuvvetin, cismin dönme eksenine olan dik uzaklığına konum vektörü denir ve d sembolü ile gösterilir. Cisimlerin dönmesi için konum vektörü ile kuvvet vektörü arasında açı olmalıdır (Şekil 1.66.a). Vektörel bir büyüklük olan tork ( x ) ise cismin dönme ekseni üzerindedir ve konum ile kuvvet vektörlerinin oluşturduğu düzleme diktir. Anahtar ile kuvvet uygulanarak sıkılan bir sağ vidanın ilerleme yönü, torkun yönü olarak kabul edilebilir (Şekil 1.66.b,c).

Orta noktasından geçen eksen etrafında dönebilen cisme kuvvet uygulandığında cisim bu kuvvetin etkisi ile dönmeye zorlanır. Kuvvet etkisiyle dönmeye zorlanan cismin torkunun yönü, sağ el kuralına göre bulunur. Bu kurala göre sağ elin avuç içi dönme eksenine bakacak ve dört parmak kuvvetin dönmeye zorladığı yönü gösterecek şekilde tutularak başparmak dört parmağa dik olarak açılır. Açılan başparmak torkun yönünü gösterir (Görsel 1.19).

O noktasından geçen eksen etrafında dönebilen d uzunluğundaki çubuğa F büyüklüğünde kuvvet Şekil 1.67.a’daki gibi uygulandığında çubuk 1 yönünde dönmeye zorlanır. Sağ el kuralı uygulandığında tork, sayfa düzlemine dik ve dışa doğru ( 9 ) olur. Kuvvet çubuğa Şekil 1.67.b’deki gibi uygulandığında çubuk 2 yönünde dönmeye zorlanır. Sağ el kuralı uygulandığında tork, sayfa düzlemine dik ve içe doğru olur (7).

Torkun büyüklüğü, uygulanan dik kuvvetin şiddetine ve dönme noktasına olan dik uzaklığına bağlıdır. Kapı koluna uygulanan kuvvetin büyüklüğü arttıkça bu kuvvetin oluşturacağı torkun büyüklüğü de artar. Kapı kollarının kapının menteşelerine olabildiğince uzak kenarına monte edilmesinin sebebi, kapıyı açmak için uygulanması gereken kuvveti azaltmaktır. Kapıya uygulanan kuvvetin uygulanma noktasının, kapının dönme eksenine dik uzaklığı arttıkça uygulanan kuvvetin büyüklüğü sabit kalmak koşuluyla kuvvetin döndürme etkisi yani torkun büyüklüğü de artar. Buna göre tork dönme eksenine dik uzaklık ve uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır. Diğer değişkenler sabit olmak koşuluyla torkun kuvvetin uygulanma noktasının dönme eksenine uzaklığına bağlı değişimi grafiği ile torkun uygulanan kuvvete bağlı değişim grafiği Grafik 1.24’teki gibi olur.