در این آموزش کوتاه استاتیک به زبان ساده در رابطه با مفهوم آچار (رنچ) wrench یا پیچ گوشتی وار توضیح داده می شود. در درس استاتیک مفاهیم نیرو و گشتاور از اهمیت بالایی برخوردار هستند. در مبحث گشتاور هم رنچ مورد بررسی قرار می گیرد که برای بسیاری از دانشجویان تا حدودی مبهم است و در این مقاله توضیح داده می شود.
اگر در هر کدام از مباحث درس استاتیک و یا مبحث آچار (رنچ) wrench اشکال دارید از مدرسین و اساتید استاتیک کمک بگیرید. برای مشاهده لیست مدرسین استاتیک بر روی عبارت تدریس خصوصی استاتیک کلیک کنید. مشاهده فیلم آموزش گشتاور نیرو حول نقطه مشخص به زبان ساده از درس استاتیک هم مفید است.
همانطور که می دانید در استاتیک نیرو و گشتاور اهمیت زیادی دارد و با این مباحث بسیار زیاد سر و کار داریم. نیرو بردار لغزان است و می توانید برای بررسی حرکت خارجی اجسام نیرو را در امتداد خودش منتقل کنید و باز هم تحلیل درست است. نکته دیگر اینکه گشتاور بردار آزاد است و به راحتی می تواند در هر نقطه از جسم اعمال شود. با این توضیحات، در شکل زیر نیروهای F1، F2 و F3 را در نظر بگیرید. در شکل زیر بخش 1 این 3 نیرو نمایش داده شده اند. حال می خواهیم این 3 نیرو را به یک نیروی برآیند و یک گشتاور در مبداء مختصات خلاصه نمائیم. نیروی F3 برای اینکه به مبدا مختصات منتقل شود لازم است در امتداد خودش لغزانده شود و در نتیجه گشتاور اضافه ای ایجاد نمی شود. دو نیروی دیگر برای انتقال به مبداء مختصات باید در امتداد دیگری به جز امتداد خود نیروها لغزانده شوند پس باید برای جبران این جابه جایی گشتاور اضافه ای اعمال گردد. در بخش های 2 و 3 از شکل زیر این گشتاورها نمایش داده شده اند. در نهایت در نقطه o مبدا مختصات نیروها را با هم جمع می کنیم و گشتاورها را هم به صورت برداری با هم جمع می نمائیم تا در مبداء مختصات فقط یک نیرو و یک گشتاور برآیند داشته باشیم. در بخش 4 شکل زیر مشاهده می کنید که فقط یک نیرو و یک گشتاور برآیند در مبداء مختصات داریم. برای بدست آوردن رنچ این محاسبات لازم است ولی هنوز رنچ بدست نیامده است.
مطالعه مقاله های آموزش نیرو و گشتاور از درس استاتیک و فرمول گشتاور و نیرو دو بعدی و 3 بعدی و نحوه محاسبه گشتاور نیرو در درس استاتیک به زبان ساده مفید است.
حال فرض کنید تمام نیروهای وارد بر جسم را به یک نیرو و یک گشتاور خلاصه کردیم. در ادامه قصد داریم این نیرو و گشتاوری که بدست آمده است را به یک نیرو و یک گشتاور که امتداد محور گشتاور با امتداد نیرو یکی است خلاصه نمائیم. در واقع اگر امتداد محور گشتاور با امتداد نیرو یکی باشد آچار (رنچ) wrench یا پیچ گوشتی وار بدست آمده است. به شکل زیر دقت نمائید. در این شکل در سمت چپ ابتدا نیرو و گشتاور برآیند را در نظر گرفته ایم. در مرحله بعد گشتاور را به دو مولفه تجزیه نموده ایم: یک مولفه در امتداد نیروی برآیند و یک مولفه عمود بر نیروی برآیند. در نهایت، همانطور که در سومین بخش تصویر زیر در سمت راست مشخص است، نیروی برآیند R را به اندازه ای جابه جا می کنیم که حاصلضرب نیروی R در جابه جایی انجام شده همان مولفه گشتاور عمود بر نیروی R (که در شکل زیر با M2 نمایش داده شده است) را به ما بدهد و به این ترتیب می توانیم M2 را حذف کنیم. یعنی در واقع با جابه جا کردن نیروی R گشتاور M2 را خودمان ایجاد کرده ایم و در نتیجه می توانیم M2 را حذف نمائیم. اگر به شکل نهایی بدست آمده در سمت راست تصویر زیر دقت کنید فقط نیروی برآیند R و گشتاور M1 باقی مانده است و امتداد محور گشتاور در امتداد خود نیروی R است. به این حالت نهایی که بدست آمده است رنچ یا پیچ گوشتی وار گفته می شود.
حتما بخوانید: دانلود جزوه تدریس استاتیک، مبحث گشتاور
بنابراین به صورت خلاصه می توان گفت اگر تمام نیروها و گشتاورهایی که به جسم وارد شده است را فقط به یک نیرو و گشتاور خلاصه کنیم به گونه ای که امتداد نیرو با امتداد محور گشتاور یکی باشد رنچ یا پیچ گوشتی وار بدست آمده است.
منبع: ایران مدرس
