Sådan beregner du løfter og løftestang

Levers giver dig mulighed for at anvende en indtastningskraft på et punkt i håndtaget for at skabe en anden udgangskraft ved et andet punkt på håndtaget. Løftemængden, som er udgangskraften divideret med indtastningskraften, kan være større eller mindre end en, alt efter dine behov. Nøglefunktionen ved en håndtag er vinklen, et punkt på håndtaget holdes stationært, mens andre dele bevæger sig. Førsteklasses løftestænger har styrken mellem indgangs- og udgangskræfterne. Andet og tredje klasse løftestænger har drejeknappen i den ene ende. Med anden klasse løftestænger er indgangsstyrken i den fjerne ende, og udgangen styrker tættere på drejeknappen; med tredobbelte løftestænger, er omvendt sandt.

Førsteklasses løft: Sakse

Tegn to linjer, der krydses i en lille vinkel for at repræsentere knivbladene på en sakse. Etiket en lille afstand fra svinget eller svinget som L_paper = 1,5 centimeter.

Mærk en større afstand fra svinget som L_handle = 12 centimeter.

Brug formlen F_handle_L_handle = F_paper_L_paper til at beregne gearing eller mekanisk fordel, som er F_paper /F_handel = L_handel /L_paper = 8.

Beregn den afstand, du skal bruge til at flytte håndtaget, så bladene krydser med 2 millimeter ved kontaktpunktet med papiret ved hjælp af 2 millimeter_L_handel /L_paper = 2 millimeter_12 /1,5 = 1,6 centimeter. Målet er at få saksbladene anvende en stor kraft på papiret over en lille afstand. For at gøre dette skal du anvende en mindre kraft, men du skal flytte håndtagene en større afstand.

Andet klasse håndtag: Skiftenøg

Tegn en skiftenøgle, der drejer en møtrik. Mærk afstanden fra møtrikens centrum, hvilket er svinget, til møtrikens udvendige kant som L_nut = 1 centimeter. Mærk afstanden fra møtrikens centrum til slutningen af ​​skruenøglen som L_wrench = 20 centimeter.

Tegn en pil ved slutningen af ​​skruenøglen og mærket den som F_wrench. Antag, at det vil tage 1500 Newtons at løsne møtrikken, svarende til 337,2 pounds. Træk en pil på ydersiden af ​​møtrikken og mærket den som F_nut = 1.500 Newton.

Beregn F_wrench ved hjælp af formlen F_wrench_L_wrench = F_nut_L_nut for at få F_wrench = F_nut * L_nut /L_wrench = 75 Newton, svarende til 16,9 pounds. Du skal anvende 16,9 pounds kraft for at begynde at dreje møtrikken.

Beregn løftestangsen som F_nut /F_wrench = 1.500 /75 = 20.

Tredobbelt klasse Hæl: Elbue Fælles

Tegn en forenklet bøjet albue med overarmbenet - humerus - møder underarmbenet - ulna - ved 90 grader. Fugen er fælden.

Tegn biceps muskel fra skulderenden af ​​humerus til ulnaen på et punkt tæt på fugen. Mærk afstanden fra leddet til bicep L_bicep = 2 tommer. Mærk afstanden fra leddet til slutningen af ​​ulnaen, hvor hånden ville være, som L_hand = 16 inches.

Tegn en pil ved hånden og mærket den som F_hand = 10 pounds of force. Tegn en pil langs bicep og mærket den som L_bicep.

Beregn F_bicep ved hjælp af formlen F_bicep_L_bicep = F_hand_L_hand for at få F_bicep = F_hand * L_hand /L_bicep = 80 pounds. Bicep anvender en kraft på 80 pund ved albuen for at tillade hånden at anvende en kraft på 10 pund.

Beregn gearingen som F_hand /F_bicep = 0.125. Målet er at få albueforbindelsen kun at bevæge sig lidt, mens hånden bevæger sig meget. Dette kræver en mekanisk fordel af mindre end en.