Sådan beregnes spændingen i en Rope

Et reb løfter eller trækker en belastning underkastes spænding, en kraft bestemt af lastens masse og andre faktorer. Du beregner det ved at bestemme tyngdekraften fra belastningen plus effekten af ​​accelerationer og andre kræfter, der virker på reb. Selvom tyngdekraften altid virker i "ned" retningen, kan andre kræfter ikke; Afhængigt af retningen tilføjer du dem til eller trækker dem fra tyngdekraften for at nå frem til den samlede spænding på tovet. Fysikere bruger en metrisk enhed kaldet Newton til at måle kraft; spændingen på et reb, der suspenderer en vægt på 100 gram, er ca. 1 newton.

Multiplicer vægtens masse i kg med 9,8, accelerationen i meter per sekund, der er kvadratisk på grund af tyngdekraften. Resultatet er en nedadgående kraft i Newtons, som tegner sig for det meste af spændingen på tovet. For eksempel, hvis du bruger et reb til at suspendere et klaver, der vejer 200 kg, multipliceres 200 kg med 9,8, hvilket giver 18.600 newtoner, spændingen på reb.

Træk kraften af ​​den resterende vægt på jorden, hvis du løfter objektet med rebet, men det er endnu ikke steget fra jorden; tovet er ikke under den fulde spænding, der er nødvendig for at løfte objektet. For eksempel trækker du hårdt på et reb for at løfte et 200 kg piano, men det er ikke flyttet. Hvis klaveret stadig udøver en kraft på 500 newtons på jorden, trækker den fra fuld kraft, 18.600 newtoner. Spændingen på rebet bliver 18.600 - 500 = 18.100 newtoner.

Multiplicer den opadgående acceleration af vægten med sin masse og tilføj den til tyngdekraften. For eksempel bruger du en elektrisk vinsch til at løfte et 200 kg piano til bygningens femte sal; klaveret accelererer opad med en hastighed på 1 meter per sekund kvadreret. En meter per sekund kvadrater gange 200 kg er 200 newtons. Hvis klaveret hængte men ikke bevæger sig, ville spændingen simpelthen være kraften fra tyngdekraften, 18.600 newtoner. Hvis klaveret accelererer, modstår klaverens masse at blive flyttet, hvilket skaber en nedadgående kraft, der ligner tyngdekraften. Tilføj 200 newtons til den oprindelige 18.600 for at få 18.800 newtoner, hvilket er den samlede spænding.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

En newton er defineret som den nødvendige kraft at accelerere en 1 kg masse med 1 meter pr. sekund, hvor der ikke er friktion.

Ved forskellige omstændigheder kan kraftberegningen blive kompliceret. For eksempel kan du binde enden af ​​et reb til to modstående vægge, hvilket gør kablet vandret. Hvis en sneglestiger træder ud på tovet, afhænger spændingen af ​​hendes masse og kraften på grund af tyngdekraften, men den vinkel, som rebet danner med hensyn til væggen, påvirker også spændingen.