Momen xoắn là gì? Các loại momen xoắn trong ô tô

Trong vật lý cơ học, chúng ta đã nghe nhiều đến khái niệm momen xoắn. Momen xoắn xuất hiện trong các hoạt động thường ngày và nhiều loại máy móc phục vụ cho cuộc sống của con người. Trong bài viết dưới đây, chúng ta hãy cùng nhau đi tìm hiểu khái niệm momen xoắn là gì nhé.

Tìm hiểu khái niệm momen (mômen) xoắn là gì?

Trong vật lý và cơ học, momen xoắn là lực quay tương đương với lực tuyến tính. Nó còn được gọi là mômen lực (còn được viết tắt là momen). Nó đại diện cho khả năng của một lực tạo ra sự thay đổi trong chuyển động quay của cơ thể.

momen-xoan-la-gi
Momen xoắn là lực quay tương đương lực tuyến tính

Giống như lực tuyến tính là lực đẩy hoặc lực kéo, mô-men xoắn có thể được coi là lực xoắn đối với một vật quanh một trục cụ thể. Mô-men xoắn được định nghĩa là tích của độ lớn của thành phần vuông góc của lực và khoảng cách của đường tác dụng của một lực từ điểm xung quanh nó. Trong vật lý, mô-men xoắn đơn giản là xu hướng của một lực làm quay hoặc xoắn.

Phân loại momen xoắn

Mô-men xoắn có thể là tĩnh hoặc động.

Mô-men xoắn tĩnh là mô-men xoắn không tạo ra gia tốc góc. Một số ví dụ về mô-men xoắn tĩnh như sau:

  • Một người đẩy một cánh cửa đang đóng đang tác dụng một mômen xoắn tĩnh vì cửa không quay mặc dù có lực tác dụng.
  • Khi bạn đi xe đạp, bạn đạp một vòng với tốc độ không đổi cũng là một ví dụ về momen xoắn tĩnh vì không có gia tốc.

Momen xoắn động là momen xoắn tạo ra gia tốc.

Ví dụ: Trục truyền động trong xe đua tăng tốc từ vạch xuất phát thể hiện mômen xoắn động vì nó phải tạo ra gia tốc góc của các bánh xe, với điều kiện là ô tô đang tăng tốc dọc theo đường đua.

Công thức tính momen xoắn là gì?

Một cách đơn giản để tính độ lớn của mô-men xoắn là xác định cánh tay đòn và sau đó nhân nó với lực tác dụng.

Bây giờ, từ nhận xét trên, chúng ta kết luận rằng mô-men xoắn sinh ra phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách vuông góc giữa điểm tính mô-men xoắn và điểm đặt lực. Vì vậy, mô-men xoắn toán học được biểu diễn dưới dạng:

T=Frsinθ

Trong đó r là chiều dài của cánh tay đòn và θ là góc giữa vectơ lực và cánh tay đòn.

vi-du-ve-momen-xoan-trong-doi-song
Ví dụ về cách tính momen xoắn

Đơn vị tính momen xoắn

Đơn vị của momen lực là Newton-mét (Nm) . Phương trình trên có thể biểu diễn dưới dạng tích vectơ của vectơ lực và vectơ vị trí.

Mô men xoắn trong xe ô tô là gì?

Trong xe ô tô, động cơ là nơi tạo ra mô-men xoắn. Trong động cơ đốt trong, bạn có các pít-tông di chuyển lên xuống bên trong các xi-lanh và năng lượng được tạo ra bởi chuyển động ‘qua lại’ đó. Trục khuỷu chuyển năng lượng này thành lực quay, đó là mô-men xoắn, cuối cùng truyền nó đến các bánh dẫn động.

Nói một cách đơn giản, mô-men xoắn là thước đo khả năng hoạt động của ô tô của bạn. Vì vậy, mô-men xoắn càng lớn, động cơ có thể tạo ra công suất càng lớn. Nếu động cơ của bạn có nhiều mô-men xoắn, xe của bạn có thể tăng tốc nhanh hơn khi xe bắt đầu khởi động. Mô-men xoắn cũng rất quan trọng khi ô tô của bạn đang thực hiện những nhiệm vụ nặng như di chuyển vật nặng hoặc leo dốc.

Momen xoắn trong các loại động cơ ô tô khác nhau

Một chiếc ô tô có thể tạo ra nhiều hoặc ít mômen xoắn tùy thuộc vào loại động cơ. Dưới đây là momen xoắn trong các loại động cơ ô tô khác nhau.

momen-xoan-ung-dung-trong-doi-song
Momen xoắn quyết định độ mạnh, yếu của động cơ

Mômen xoắn trong động cơ Diesel

Động cơ diesel có xu hướng tạo ra lượng mô-men xoắn cao hơn động cơ xăng vì chúng nén nhiều không khí hơn. Động cơ diesel hoàn toàn phụ thuộc vào sức nóng của không khí để đốt cháy nhiên liệu thay vì sử dụng bugi đánh lửa. Khi tỷ số nén càng cao, hiệu suất của động cơ được kết nối trực tiếp với mô-men xoắn càng cao. Điều đó có nghĩa là động cơ diesel có nhiều mô-men xoắn hơn do tỷ số nén cao hơn.

Momen xoắn trong động cơ xăng

Trong động cơ xăng, bugi được sử dụng để đốt cháy nhiên liệu. Pít-tông bên trong xi-lanh di chuyển xuống khi xảy ra quá trình đánh lửa hoàn toàn. Nói cách khác, pít-tông đã đi từ trên xuống khi nhiên liệu mới bắt đầu bốc cháy. Kết quả là động cơ xăng chạy chậm hơn, do đó làm giảm mô-men xoắn.

Mô men xoắn trong xe điện

Xe điện sử dụng động cơ điện để cung cấp năng lượng cho xe. Trong khi động cơ đốt trong cần có nhiều bánh răng để đạt được tốc độ tối đa thì động cơ điện có thể đạt mô-men xoắn cực đại ngay lập tức.

Hơn nữa, xe điện có bộ giảm tốc để truyền lực của động cơ tới bánh xe một cách hiệu quả. Vì mô-tơ có momen xoắn cao nên cần có bộ giảm tốc để giảm vòng tua máy xuống mức phù hợp tùy thuộc vào điều kiện lái xe. Vì vậy, xe điện có thể tiết kiệm điện năng từ việc giảm vòng tua máy, nhờ đó tạo ra mômen xoắn cao hơn.

Momen xoắn trong động cơ hybrid

Động cơ hybrid được chia thành hai loại: động cơ xăng kết hợp với động cơ điện hoặc động cơ diesel kết hợp với động cơ điện.

  • Trong động cơ hybrid xăng, một động cơ có thể tạo ra mô-men xoắn cao tương tự như động cơ điện ở tốc độ thấp hơn, do đó mang lại lợi ích tương tự về mô-men xoắn nhanh, giúp tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu và hiệu suất tốt hơn.
  • Ngược lại, động cơ diesel hybrid khó có thể phát huy tối đa khả năng của nó để tạo ra momen xoắn cao như bản thân động cơ diesel.

Trên đây là câu trả lời cho câu hỏi momen xoắn là gì và những thông tin quan trọng về momen xoắn. Hy vọng sau khi đọc xong bài viết, bạn sẽ có thêm những kiến thức về khái niệm trong vật lý cơ học này.