گشتاور Torque

وقتی پیچی را با آچار سفت می‌کنید، هر قدر آچار بلندتر باشد کار آسان‌تر است. همین نشان می‌دهد برای چرخاندن فقط نیرو مهم نیست، بلکه محل اثر آن هم اهمیت دارد. این اثر چرخش‌دهنده گشتاور نام دارد:

r فاصلهٔ نقطهٔ اثر از محور چرخش و θ زاویهٔ میان بردار r و نیرو است. بیشترین گشتاور وقتی است که نیرو عمود بر بازو باشد. یکای آن نیوتن‌متر است (البته با ژول هم‌بعد است، ولی گشتاور انرژی نیست).

گشتاور چه‌طور تعادل را می‌سازد؟

جسمی در تعادل چرخشی است که مجموع گشتاورهای وارد بر آن صفر باشد. الاکلنگ وقتی متعادل است که گشتاور دو طرف برابر باشد: کودک سبک‌تر باید دورتر از محور بنشیند. اهرم بر پایهٔ گشتاور کار می‌کند و ارشمیدس قاعدهٔ آن را بیان کرد. ترازو، آچار، دستگیرهٔ در (که دور از لولا قرار دارد) و چرخ‌دنده هم کاربرد‌هایش هستند.

گشتاور و شتاب زاویه‌ای

مانند قانون دوم نیوتن برای حرکت خطی، برای چرخش هم داریم: گشتاور برابر ممان لختی ضرب در شتاب زاویه‌ای (τ = Iα). ممان لختی نشان می‌دهد جرم چقدر از محور دور است؛ هر چه دورتر باشد، چرخاندن سخت‌تر است. به همین دلیل اسکیت‌باز با جمع کردن دست‌ها سریع‌تر می‌چرخد، که پایستگی تکانهٔ زاویه‌ای است و با مفهوم تکانه مرتبط است.

گشتاور در مهندسی و فضا

گشتاور موتور خودرو (نیوتن‌متر) نشان می‌دهد چه قدر قدرت کشش دارد، و توان آن حاصل‌ضرب گشتاور در سرعت زاویه‌ای است (کار و توان). ماهواره‌ها با چرخ‌های واکنشی که گشتاور تولید می‌کنند جهتشان را تغییر می‌دهند. تقدیم محوری زمین حاصل گشتاور گرانشی ماه و خورشید بر برآمدگی استوایی زمین است و گشتاور ناشی از جزر و مد هم چرخش زمین را به‌آرامی کند می‌کند.

پرسش‌های رایج

### گشتاور چیست؟
گشتاور اثر چرخاندنی نیرو حول یک محور است. از ضرب نیرو در بازوی آن به دست می‌آید.

### یکای گشتاور چیست؟
یکای گشتاور نیوتن‌متر است. با اینکه ابعاد آن مثل ژول است، گشتاور انرژی نیست.

### چرا آچار بلندتر پیچ را راحت‌تر باز می‌کند؟
چون بازوی نیرو بلندتر می‌شود و با همان نیرو گشتاور بیشتری ایجاد می‌شود.

### چرا دستگیرهٔ در دور از لولاست؟
با دور بودن از لولا، بازوی نیرو بزرگ می‌شود و با نیروی کم هم گشتاور کافی برای باز کردن در می‌سازد.