Sådan beregnes remskiftsystemer

Du kan beregne styrken og handlingen af remskinsystemer ved anvendelse af Newtons bevægelseslove. Den anden lov fungerer med kraft og acceleration; den tredje lov angiver styrkenes retning, og hvordan spændingskraften afbalancerer tyngdekraften.
Remskiver: Op- og nedture -

En remskive er et monteret roterende hjul, der har en buet konveks kant med en reb, bælte eller kæde, der kan bevæge sig langs hjulets fælge for at ændre retningen for en trækkraft. Det ændrer eller reducerer den krævede indsats for at bevæge tunge genstande såsom bilmotorer og elevatorer. Et grundlæggende remskivesystem har et objekt, der er forbundet til den ene ende, mens en kontrolkraft, såsom fra en persons muskler eller en motor, trækker fra den anden ende. Et Atwood remskivesystem har begge ender af remskiven reb forbundet med genstande. Hvis de to genstande har samme vægt, vil remskiven ikke bevæge sig; dog vil en lille slæbebane på hver side bevæge dem i den ene eller den anden retning. Hvis belastningerne er forskellige, vil den tyngre accelerere ned, mens den lettere belastning accelererer op.
Basic Pulley System -

Newtons anden lov, F (kraft) \u003d M (masse) x A (acceleration) antager remskive har ingen friktion, og du ignorerer remskivenes masse. Newtons tredje lov siger, at for hver handling er der en lige og modsat reaktion, så den samlede kraft af systemet F vil svare til kraften i rebet eller T (spænding) + G (tyngdekraft), der trækker ved belastningen. I et grundlæggende remskiftsystem, hvis du udøver en kraft, der er større end massen, vil din masse accelerere op og forårsage at F er negativ. Hvis massen accelererer ned, er F positiv.

Beregn spændingen i rebet ved hjælp af følgende ligning: T \u003d M x A. Fire eksempler, hvis du prøver at finde T i et grundlæggende remskivesystem med en fastgjort masse på 9g, der accelererer opad ved 2m /s², derefter T \u003d 9g x 2m /s² \u003d 18gm /s² eller 18N (newton). G \u003d M xn (gravitationsacceleration). Tyngdeaccelerationen er en konstant lig med 9,8 m /s². Massen M \u003d 9g, så G \u003d 9g x 9,8 m /s² \u003d 88,2 gm /s² eller 88,2 newton.

Indsæt den spænding og tyngdekraften, du lige har beregnet i den oprindelige ligning: -F \u003d T + G \u003d 18N + 88,2N \u003d 106,2N. Kraften er negativ, fordi objektet i remskivesystemet accelererer opad. Det negative fra kraften flyttes over til løsningen, så F \u003d -106.2N.
Atwood Pulley System

Ligningerne, F (1) \u003d T (1) - G (1) og F ( 2) \u003d -T (2) + G (2), antag at remskiven ikke har nogen friktion eller masse. Det antages også, at masse to er større end masse en. Ellers skal du skifte ligninger.

Beregn spændingen på begge sider af remskiftsystemet ved hjælp af en lommeregner til at løse følgende ligninger: T (1) \u003d M (1) x A (1) og T (2) \u003d M (2) x A (2). For eksempel er massen af det første objekt lig med 3g, massen af det andet objekt er lig med 6g, og begge sider af rebet har den samme acceleration, der er lig med 6,6 m /s². I dette tilfælde er T (1) \u003d 3g x 6,6 m /s² \u003d 19,8N og T (2) \u003d 6g x 6,6 m /s² \u003d 39,6N.

Beregn kraften forårsaget af tyngdekraft på basisskiven system ved hjælp af følgende ligning: G (1) \u003d M (1) xn og G (2) \u003d M (2) x n. Tyngdeaccelerationen n er en konstant lig med 9,8 m /s². Hvis den første masse M (1) \u003d 3g og den anden masse M (2) \u003d 6g, så er G (1) \u003d 3g x 9,8 m /s² \u003d 29,4N og G (2) \u003d 6g x 9,8 m /s² \u003d 58,8 N.

Indsæt spændinger og tyngdekræfter, der tidligere var beregnet for begge objekter i de originale ligninger. For det første objekt F (1) \u003d T (1) - G (1) \u003d 19,8N - 29,4N \u003d -9,6N, og for det andet objekt F (2) \u003d -T (2) + G (2) \u003d -39,6N + 58,8N \u003d 19,2N. Det faktum, at kraften i det andet objekt er større end det første objekt, og at kraften på det første objekt er negativ, viser, at det første objekt accelererer opad, mens det andet objekt bevæger sig nedad.