Vad är vridmomentreaktion?

Vridmomentreaktionen är motsvarigheten till Newtons tredje lag för vinkelsystem. Det är en konsekvens av lagen om bevarande av rörelsemängd. I helikoptrar får det resten av fordonet att snurra i motsatt riktning mot bladen. På cyklar och motorcyklar tillåter det förare att köra en wheelie.

Newtons tredje lag, utvecklad av den engelske matematikern och fysikern Isaac Newton, säger att för varje handling finns det en lika och motsatt reaktion. Denna lag används vanligtvis i samband med linjära krafter, men den gäller även i vinkel- eller roterande system. Vinkelanalogin av kraft är vridmoment. På samma sätt som en linjär kraft kan accelerera en massa linjärt, kan ett vridmoment orsaka en massas vinkelacceleration. Den lika och motsatta reaktionen till ett vridmoment kallas en vridmomentreaktion.

Att hantera denna reaktion är en grundläggande del av att flyga en helikopter. En helikopter genererar lyft genom att snurra en uppsättning blad, som leder luften nedåt. Den lika och motsatta reaktionen av denna nedåtriktade kraft på luften är den uppåtriktade kraften på helikoptern. De snurrande bladen innebär också en lika och motsatt reaktion. När motorn snurrar bladen i en riktning, tenderar resten av helikoptern att snurra i den andra.

Svansrotorn på en helikopter motverkar vridmomentreaktionen som orsakas av att motorn försöker snurra huvudbladen. Den består vanligtvis av en mindre uppsättning blad som är orienterade för att blåsa luft horisontellt. När kraften som genereras av stjärtrotorn exakt tar bort vridmomentreaktionen, kan en helikopter uppnå stabil flygning. Utan en stjärtrotor skulle en vanlig helikopter börja snurra okontrollerat i motsatt riktning mot huvudbladen.

Boeing CH-47 Chinook är en helikopter som löser vridmomentproblemet på ett annat sätt. Den använder två jämförbara uppsättningar blad, kallade tandemrotorer, som snurrar i motsatta riktningar. Även om snurrande av varje rotor ger en egen vridmomentreaktion, tar båda reaktionerna ut varandra. Tandemrotordesignen används på många helikoptrar som behöver lyfta tunga laster.

Vridmomentreaktionen är viktig även för markbundna fordon. En motorcykel fungerar genom att applicera ett vridmoment för att snurra bakhjulet. Vid låga accelerationer är vridmomentreaktionen inte tillräcklig för att övervinna vikten av motorcykelns front. När en förare ger tillräckligt med gas, kan reaktionen göra att fronten på motorcykeln lyfter från marken, eller gör en wheelie. Även utan kontakt med marken skulle resten av en motorcykel tendera att snurra i motsatt riktning av ett accelererande bakhjul.