ラジアルフォースとは？

技術的には、半径方向の力は、直線で作用する力です。 物理学では、軌道経路を移動するオブジェクトの中心線または軸に対して垂直に（直角に）作用する影響を記述するためによく使用されます。 簡単に言えば、弦の長さの端で弧を描いて振られたボールは、この力を経験し、弦をぴんと張った状態に保ちます。 他のいくつかの予測可能な力が異なる方向に働き、ボールが弧を描くように回転し続けますが、半径方向の力が、弦を持っている手から離れるようにボールを動かし続けます。

ラジアル力の正確な起源と性質は非常に複雑ですが、電動工具ビット、回転する自動車のタイヤ、ベアリングなど、多くの日常のプロセスで仕事で見られます。 機械加工では、この力は切削工具を切削面から押し出す影響として説明されます。 半径方向の力の詳細を正確に計算することは、回転するパーツを備えたツールやその他のオブジェクトの設計における重要なステップです。

ラジアルフォースは何をしますか？

放射状の力は、オブジェクトが円形軌道を移動し続けるプロセスの重要な要素です。 既知の質量（ボールなど）が一定の速度で中心点から設定された距離（半径）だけ円形に回転すると、半径方向の力が質量を中心から押し出します。 この力により、中心点から同じ距離で質量が回転し続け、円または楕円のような均一な軌道経路が維持されます。 この力の作用がなければ、経路は不安定で予測不可能です。

これは、軌道にあるすべてのオブジェクトが物理的に中心に取り付けられているかどうかに関係なく当てはまります。 バケツの内側を回るゆるいボールも、半径方向の力によって容器の内壁に押し付けられます。 例えば、半径方向の力は、ホイールが回転している間、ルーレットのボールをホイールスロットの端に当てておく役割も果たします。

なぜ放射状の力が重要なのですか？

半径方向の力を正確に計算することは、軌道運動を特徴とするものの設計上の重要な考慮事項です。 たとえば、この変数の範囲を正確に確立することは、機器の全体的な効率、安全性、および寿命に重要な役割を果たします。 また、デザイナーは、特定のアイテムの実際的な制限がどのようになるかを判断できます。

たとえば、ベアリングは多くの異なるタイプの機器で広く使用されており、固定および可動機械部品間の運動摩擦をサポート、ガイド、および低減します。 それらは、内部の材料応力を作り出す放射状の力にさらされることが多く、力や関連する応力が過剰になると、摩耗や最終的な故障を引き起こす可能性があります。 ベアリングは、定期的に加えられる圧力に耐えるのに十分な強度が必要です。 このため、高いラジアル力を特徴とする機械的用途向けに特別に設計および評価されたタイプのベアリングがあります。

職場でのこの現象の別の例は、切削工具が工作物の表面から材料を除去するときに受ける力です。 力はツールに作用し、切断するピースからツールを押しのけます。 切断装置に作用する力の大きさは、工具自体の特徴と機械加工される材料の特性に依存します。 工具の設計が不適切で、過度の半径方向の力が加わると、刃先をピースに押し込むことが非常に難しくなり、結果として標準以下の結果になったり、工具が押し出されるとオペレーターが負傷する可能性があります。

ラジアルフォースバリエーション

この現象の変化は、走行中のオブジェクトの運動量が動作中に変化または進化するときに発生します。 ラジアルフォース変動として知られ、自動車用タイヤの例を使用して説明できます。 タイヤは、ホイールの車軸に垂直な方向に半径方向の力を受けます。タイヤが完全に丸く、路面が完全に滑らかであれば、ホイールが回転している間は同じままです。 ただし、これはそうではないため、タイヤにかかるラジアル力は、タイヤが回転するたびに変化します。 絶えず変化する環境条件の下で安全に動作できる必要があるため、これは設計者が機器を設計するときに課題を提示します。