Sådan beregnes remskiverne

Du kan beregne kraften og virkningen af ​​remskiverne ved anvendelse af Newtons bevægelsesregler. Den anden lov arbejder med kraft og acceleration; den tredje lov indikerer styrken af ​​kræfter og hvordan spændingskraften afbalancerer tyngdekraften.

Remskiver: Ups and Downs

En remskive er et monteret roterende hjul, der har en buet konveks fælg med et reb, bælte eller kæde, som kan bevæge sig langs hjulets kant for at ændre retningen af ​​en trækkraft. Det ændrer eller reducerer den nødvendige indsats for at flytte tunge genstande som bilmotorer og elevatorer. Et grundlæggende trissystem har en genstand forbundet til den ene ende, mens en styrende kraft, som fra en persons muskler eller en motor, trækker fra den anden ende. Et Atwood remskive system har begge ender af remskiven reb forbundet til genstande. Hvis de to genstande har samme vægt, vil trisse ikke bevæge sig; Dog vil en lille slæb på begge sider flytte dem i den ene retning eller den anden. Hvis belastningerne er forskellige, vil den tyngre accelerere ned, mens lighterbelastningen accelererer.

Basisspole System

Newtons anden lov, F (kraft) = M (masse) x A (acceleration ) forudsætter, at remskiven ikke har friktion, og du ignorerer remskivenes masse. Newtons tredje lov siger, at for hver handling er der en lige og modsat reaktion, så systemets totale kraft vil svare til kraften i reb eller T (spænding) + G (tyngdekraften), der trækker ved lasten. I et basisrulle system, hvis du udøver en kraft større end massen, vil din masse accelerere op, hvilket får F til at være negativ. Hvis massen accelererer ned, er F positiv.

Beregn spændingen i rebet ved hjælp af følgende ligning: T = M x A. Fire eksempler, hvis du forsøger at finde T i et basishjulssystem med en Vedhæftet masse på 9g accelererer opad ved 2m /s², så T = 9g x 2m /s² = 18gm /s² eller 18N (newtons).

Beregn kraften forårsaget af tyngdekraften på basishjulssystemet ved hjælp af følgende ligning: G = M xn (tyngdekraft acceleration). Gravitationsaccelerationen er konstant lig med 9,8 m /s². Massen M = 9g, så G = 9g x 9,8 m /s² = 88,2gm /s² eller 88,2 newtons.

Indsæt spænding og tyngdekraften du justerede i den oprindelige ligning: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. Kraften er negativ, fordi objektet i remskiverne accelererer opad. Den negative fra kraften flyttes over til løsningen, så F = -106.2N.

Atwood Pulley System

Ligningerne, F (1) = T (1) - G (1) og F (2) = -T (2) + G (2), antages, at remskiven ikke har friktion eller masse. Det antager også, at masse to er større end masse en. Ellers skal du ændre ligningerne.

Beregn spændingen på begge sider af remskiven med en lommeregner for at løse følgende ligninger: T (1) = M (1) x A (1) og T (2) = M (2) x A (2). For eksempel er massen af ​​den første genstand lig med 3g, massen af ​​den anden objekt er lig med 6g og begge sider af rebet har samme acceleration svarende til 6,6m /s². I dette tilfælde er T (1) = 3g x 6.6m /s² = 19.8N og T (2) = 6g x 6.6m /s² = 39.6N.

Beregn kraften forårsaget af tyngdekraften på basisskiven system ved hjælp af følgende ligning: G (1) = M (1) xn og G (2) = M (2) x n. Gravitationsaccelerationen n er en konstant lig med 9,8 m /s². Hvis den første masse M (1) = 3g og den anden masse M (2) = 6g, så G (1) = 3g x 9,8 m /s² = 29,4N og G (2) = 6g x 9,8 m /s² = 58,8 N.

Indsæt spændinger og tyngdekrafter, der tidligere er beregnet for begge objekter i de oprindelige ligninger. For det første objekt F (1) = T (1) - G (1) = 19.8N - 29.4N = -9.6N, og for det andet objekt F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Den kendsgerning, at kraften af ​​det andet objekt er større end det første objekt, og at kraften af ​​den første genstand er negativ, viser, at det første objekt accelererer opad, mens den anden genstand bevæger sig nedad.