Kysymys:

Tuli eilen puheeksi koulussa väännöstä ja tehosta. Kukaan ei osannut selittää mitä eroa näillä on.

Joten mitä eroa on teholla ja väännöllä?

Tapio Ketonen:

Siellä koulussa kannattaisi kaivaa vaikut korvista ennen fysiikan tunneille menemistä. Niillä voisi oppia kaikenlaista mielenkiintoista, esimerkiksi sen, että teholla ja väännöllä on kiinteä yhteys. Erosta siis ei kannata puhua, vaikka kyseessä ovat jossain määrin eri asiat.

Vääntömomentti kuvaa akselia tms. kiertävää voimaa. Jos yhden Newtonin suuruinen voima vääntää akselia metrin pituisen varren avulla, kyseessä on vääntömomentti, jonka suuruus on yksi newtonmetri (Nm).

Fysiikan peruskaavoissa työ W=F x s eli voima kertaa matka. Jos tuo voima vaikuttaa koko kierroksen, sen vaikuttama matka on kierroksen pituus, eli säde (=1 metri) kertaa 2 kertaa pii (3,14159).

P=W/t eli teho on työ jaettuna ajalla. Jos tuo edellämainittu kierros tehdään sekunnissa, teho on 1 N x 2 x pii x 1 metri x 1 kierros/ sekunti eli siis 6,28 Nm/s. Tällä yksiköllä on myös nasevampi nimi, se´on watti, joka lyhennetään W (ei saa sotkea fysiikassa yleisesti käytettyyn työn lyhenteeseen.

Kun siis esimerkiksi moottorille ilmoitetaan jokin vääntömomentin arvo, kyseinen lukuarvo ei merkitse mitään ilman vastaavaa käyntinopeutta, jolla tuo vääntömomenttiarvo saavutetaan. Kun tiedetään vääntömomentin suuruus ja käyntinopeus, voidaan laskea teho tuolla käyntinopeudella. Vastaavasti voidaan myös laskea, mikä on moottorin vääntömomentti, jos tiedetään teho tietyllä käyntinopeudella.

Edellä olevan esimerkin avulla voidaan esimerkiksi laskea, mikä on teho, jos moottorille ilmoitetaan vääntömomentin arvoksi 220 Nm/2 200 r/min. Se käy näin:
Muunnetaan aluksi vanhakantainen pyörimisnopeuslukema sopivampaan muotoon eli yksiköiksi 1/s jakamalla: 2200/60=36,67 r/s
sitten lasketaan:
220 x 2 x 3,14 x 36,67=50 663 W eli 50,7 kW (1kW=1000 W).

Jos taas tiedetään, että jonkun moottorin teho on 110 kW käyntinopeudella 6 000 r/min, voidaan laskea seuraavasti:
Aluksi käyntinopeus oikeaan muotoon: 6000/60=100 r/s
Teho wateiksi: 110 x 1000 = 110 000 W
sitten taas lasketaan: 110 000/(2 x 3,14 x 100) =175 Nm

Valmiita kaavojakin löytyy. Tehon voi laskea esimerkiksi näin:
P=M x n/9550, jossa
M = vääntömomentti newtonmetreissä
n = käyntinopeus yksiköissä kierrosta minuutissa
P = teho kilowateissa

Ja jos se fysiikan opiskelu on jäänyt todella kesannolle, mutta mainosmiesten höpötykset joistakin hevosvoimista ovat paremmin mielessä, niin nuo kilowatit saa muunnetuksi hevosvoimiksi kertomalla ne luvulla 1,35962. Pyöristää saa ja kannattaakin, mutta vasta laskelmien lopussa. Desimaaliarvoja ei lopputuloksissa kannata käyttää, siis vain kokonaislukuja.

Kommentit

Kommentoi kysymystä

Sinun tulee kirjautua palveluun voidaksesi kommentoida.