Vääntövoimat

Vääntövoimat, tai momentin voimat, ovat voimia, jotka aiheuttavat tai vastustavat kappaleen kiertymistä akselinsa ympäri. Määritelmä: momentti M = r × F, jossa r on lever-arm eli voiman vaikutuspisteestä kiertopisteeseen mitattu vektori ja F on vaikuttava voima. Magnitudi on M = r F sin(φ), φ on kulma voiman ja lever-armin välillä. Yksikkö on newtonmetri (N·m). Suunta määräytyy oikean käden säännön mukaan: sormen suunta kiertoa kohti ilmaisee vääntöakselin suunnan.

Vääntö riippuu sekä voiman voimakkuudesta että lever-armin pituudesta ja kulmasta. Mitä suurempi on lever-armin pituus tai suurempi kohtisuora voima, sitä suurempi on vääntö.

Dynamiikassa vääntö liittyy kiertyvauhtiin: M = I α, missä I on kappaleen hitauden momentti ja α on kulmakiihtyvyys. Tasapainotilanteessa kaikkien vääntöjen summa on nolla.

Torsiossa ja rakenteissa vääntö aiheuttaa kiertymää ja siitä seuraa kiertojännityksiä. Torsiokuvauksessa T = G J θ / L, jossa T on vääntö, G on shear-modulus, J on polar momentsija, θ on kiertotila ja L on pituus.

Sovelluksia ovat moottorit ja voimansiirrot, mutterien ja mutterin kiristys, ovikahvat sekä monien laitteiden mekanismit. Vääntövoimia hallitaan suunnittelussa sekä voiman että lever-armin tehokkaan käytön kautta.