מומנט כפיפה

מומנט כפיפה הוא מושג בסטטיקה ומשמש בעיקר בתחום של הנדסה אזרחית, הנדסת מכונות והנדסה ביו-רפואית בתחום הביו-מכניקה. מומנט כפיפה הוא שילוב של כוחות פנימיים הפועלים בתוך רכיבים סטרוקטורליים של מבנה כגון עמודים וקורות.

לדוגמה, כאשר קורה מוצבת אופקית על שני סמכים המחזיקים אותה והיא נושאת משקל כלשהו, מתפתחים בתוך הקורה מאמצי כפיפה. חלקה העליון של הקורה במקרה זה יהיה לחוץ וחלקה התחתון יהיה מתוח. ככל שההפרש בין כוחות הלחיצה וכוחות המתיחה באותו חתך של קורה יהיה גדול יותר, כך למעשה מומנט הכפיפה יגדל. מומנט כפיפה, כמו מומנט כח הוא תמיד מכפלה וקטורית של אורך (הזרוע) ושל כח. במקרה של קורה זיזית, הנתפסת רק מצד אחד, מומנט הכפיפה באותו צד יהיה הפוך למקרה הקודם. במקרה כזה חלקה העליון יהיה מתוח וחלקה התחתון לחוץ.

היחידות בהן מבטאים מומנט כפיפה הן Nm (ניוטון כפול מטר) או kNm (קילו-ניוטון כפול מטר), כאשר מומנט חיובי או שלילי מבטאים את כיוון הכפיפה.

דרך ההתגברות על מאמצי כפיפה היא על ידי שימוש ברכיבים בעלי מומנט התמד של השטח או מומנט התמד מסדר שני, גדול כנדרש. לקורות פלדה המשמשות למבני פלדה יש לרוב פרופיל בצורת I אשר פועל ביעילות בהיבט זה.

בקורות העשויות מבטון מזוין משתמשים ביעילות בשילוב בטון ופלדה באופן כזה שייתן מענה למאמץ הכפיפה בקורה. הפלדה, אשר יעילה בהתנגדות לכוחות מתיחה, תעבור בצד הקורה בו פועל מאמץ המתיחה, ואילו הבטון, היעיל בהתנגדות לכוחות הלחיצה, ימלא את שאר חתך הקורה וימנע ממנה להימעך בחלקה הלחוץ.

דיאגרמת המומנטים או מהלך המומנטים מראה בצורה גרפית את השקול של מומנטי הכפיפה בכל נקודה על גבי הקורה, בצד אחד של החתך. אפשר לחשב את מומנטי הכפיפה לכל כח לחוד ולחבר את המומנטים הנוצרים מהם – סופרפוזיציה.

דוגמאות גרפיות

מומנט כפיפה בסרן של רכב

מומנט כפיפה בציר של מכונה

מומנט כפיפה בקורת כננת

מומנט כפיפה בצינור על תמיכות תחת עומס מפולג

ראו גם

לקריאה נוספת

Timoshenko S., Strength of Materials, 3rd edition, Krieger Publishing Company, 1976, ISBN 0882754203
Shames I.H., Cozzarelli F.A., Elastic and inelastic stress analysis, Prentice-Hall, 1991, ISBN 1560326867

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מומנט כפיפה בוויקישיתוף