Sådan beregnes spændingen i et reb

Et reb, der løfter eller trækker en last, gennemgår spænding, en kraft bestemt af belastningen og andre faktorer. Du beregner det ved at bestemme tyngdekraften fra belastningen plus effekten af eventuelle accelerationer og andre kræfter, der virker på rebet. Selvom tyngdekraften altid virker i “ned” -retningen, er andre kræfter muligvis ikke; afhængigt af retningen, tilføjer du dem enten eller trækker dem fra tyngdekraften for at nå frem til den totale spænding på rebet. Fysikere bruger en metrisk enhed kaldet Newton til at måle kraft; spændingen på et reb, der ophænger en 100 gram vægt, er omtrent 1 newton.

Multiplicer vægtens masse i kg med 9,8, accelerationen i meter pr. sekund kvadrateret på grund af tyngdekraften. Resultatet er en nedadgående styrke i Newton, der står for det meste af spændingen på rebet. For eksempel, hvis du bruger et reb til at ophænge et klaver, der vejer 200 kg, skal du multiplicere 200 kg med 9,8, hvilket giver 18.600 newton, spændingen på rebet.


Trækk kraften fra den resterende vægt på jorden, hvis du løfter genstanden med rebet, men den er endnu ikke steget fra jorden; rebet 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 klaver, men det er ikke flyttet. Hvis klaveret stadig udøver en styrke på 500 newton på jorden, trækkes det fra den fulde styrke, 18.600 newton. Spændingen på rebet bliver 18.600 - 500 \u003d 18.100 newton.


Multipliser den opadgående acceleration af vægten med dens masse og tilføj den til spændingen på grund af tyngdekraften. For eksempel bruger du en elektrisk spil til at løfte et klaver på 200 kg til femte etage i en bygning; klaveret accelererer opad med en hastighed på 1 meter i sekundet i kvadratet. En meter i sekundet kvadratisk gange 200 kg er 200 newton. Hvis klaveret hængende, men ikke bevægede sig, ville spændingen simpelthen være kraften fra tyngdekraften, 18.600 newton. Hvis klaveret accelererer op, modstår klaverens masse at blive flyttet, hvilket skaber en nedadgående kraft, der ligner tyngdekraften. Tilføj 200 newton til det originale 18.600 for at få 18.800 newton, hvilket er den totale spænding.




Tips


1. En Newton defineres som den krævede kraft for at accelerere en masse på 1 kg med 1 meter per sekund, hvor der ikke er nogen friktion.
   

   Under forskellige omstændigheder kan kraftberegningen blive kompliceret. For eksempel kan du bolt enderne af et reb til to modsatte vægge og gøre rebet vandret. Hvis en spændingsvandrer trækker ud på rebet, afhænger spændingen af hendes masse og kraften på grund af tyngdekraften, men vinklen, som rebet danner i forhold til væggen, påvirker også spændingen.