Hvor meget vægt tager en remskive af?

Nogle forskere betragter skruen og kilen som specielle typer skråplan, hvilket reducerer listen til fire poster. Du kan endda betragte remskiven som et specielt tilfælde af et hjul og aksel og reducere listen til tre genstande. Uanset hvor mange genstande der er på listen, er en remskive dog kvalificeret som en maskine.

Forholdet mellem en maskines udgangskraft og den kraft, du anvender på det, kaldes maskinens mekaniske fordel
(MA). For at en maskine skal være en maskine, skal udgangskraften være større end indgangskraften, hvilket betyder, at den mekaniske fordel altid skal være større end 1. Jo større den mekaniske fordel er, jo mindre kræfter skal du indtaste i maskinen for at gøre det arbejde.
Det mekaniske fordel ved et remskiftsystem

Du kan beregne den mekaniske fordel ved et remskivesystem ved at beregne den krævede kraft for at løfte en last til en bestemt højde uden en remskive (udgangskraften, F _{O) og beregn derefter den krævede kraft til at udføre det med remskiven (indgangskraften F I). Den mekaniske fordel er forholdet mellem udgangskraften og indgangskraften: MA \u003d F O /F I. Jo mindre indgangskraften er i forhold til udgangskraften, jo større er den mekaniske fordel.}

For et simpelt remskivesystem er beregningen af dens mekaniske fordel latterligt let. Du tæller blot antallet af reb, der understøtter lasten.

Når du kender den mekaniske fordel, kan du beregne den krævede kraft for at løfte en kendt vægt. Kraft og vægt betyder det samme, så ved at beregne den mekaniske fordel, vil du være i stand til at finde ud af reduktionen af remskibens belastning.
For at få en mekanisk fordel, skal du trække mere reb

" Vent, ”siger du. "Hvordan ved du, at den mekaniske fordel svarer til antallet af reb?" For at besvare dette spørgsmål skal du vide, hvad arbejde og er, og ikke den slags arbejde, du udfører på dit job fra 9 til 5.

Hvad angår fysikere, er du arbejde (W) ved at anvende en kraft (F) over en afstand (d). Du beregner arbejdet ved at multiplicere kraften med afstanden:

W \u003d F • d.

Arbejdet er relateret til energi, og da en af de mest grundlæggende naturlover er, at energi er altid konserveret, skal arbejde bevares. Hvis kraften, der påføres et remskiftsystem, er mindre end den krævede kraft for at løfte lasten, skal der ændres noget for at gøre det arbejde, du udfører, lig med det nødvendige arbejde for at løfte lasten.

ændringer er afstand. Du bruger mindre kraft for at løfte en last, når du bruger et remskive, men du skal trække mere reb for at hæve lasten til en bestemt højde. Hvis du har et dobbelt remskivesystem, skal du trække dobbelt så meget reb; i et tredobbelt remskivesystem skal du trække tre gange så meget osv. For ethvert remskinsystem kan du faktisk beregne mængden af ekstra reb, du er nødt til at trække, ved at tælle antallet af reb, der understøtter lasten.
Vægt, kraft og remskive Belastningsreduktion

Vægt og kraft aren 't forskellige mængder. Et objekts vægt er intet andet end den kraft, der udøves på det af tyngdekraften, så når du løfter et objekt, skal du udøve en kraft, der er lig med tyngdekraften. Hvis du har et enkelt remskivesystem, giver remskiven dig mulighed for at trække i rebet i stedet for op, hvilket bestemt er lettere, men den kraft, du udøver, er stadig lig med vægten af den last, du løfter.

Hvis du tilføjer en remskive under den første, skal du løfte rebet rundt om begge remskiver og hænge en belastning fra den anden remskive, belastningen understøttes nu af to reb. Den mekaniske fordel ved dette nye, forbedrede remskivesystem er derfor 2, og det betyder, at du kun skal udøve en kraft, der er lig med halvdelen af lastens vægt for at løfte den. Suspender en tredje remskive fra den første, sløjf rebet igennem, at så tre reb ophænger lasten, og den kraft, du skal udøve for at løfte lasten, er kun en tredjedel af dens vægt.

Du kan sige generelt, at remskinsbelastningsreduktion er det gensidige forhold til antallet af reb, der understøtter lasten, men få praktiske remskivesystemer har mere end fire reb. Følgelig er den maksimale reduktion af remskibbelastningen, du kan indse, en fjerdedel af lastens vægt. I virkeligheden er den faktiske belastningsreduktion lidt mindre end dette, fordi du er nødt til at tage højde for friktion i remskiverne. Et eksempel på en rullevægtberegner -

Antag, at du selv kan løfte en person på 200 pund, men det er grænsen for dine vægtløftningsevner. Kunne du udtænke et remskivesystem til at løfte en 2.000 kilos bil? Sandsynligvis ikke fordi selv et firehjulssystem ville reducere vægten med kun et kvarter, og det er stadig 500 pund.

Antag, at du kunne rigge op et par remskivesystemer og få en ven, der er lige så stærk som dig, for at trække en af dem. Du har stadig problemer, men du kan muligvis gøre det, fordi hver remskive ville løfte halvdelen af vægten, eller 1.000 pund, og en fjerdedel af denne vægt er 250 pund. Hvis du tilføjede en tredje remskive og en tredje person til jobbet, ville hver person dog kun have 167 pund kraft, hvilket er godt inden for deres evne, så dette system ville fungere let.

En remskive vægtregner afhænger ikke af hvilken vægt, der løftes først, da rebet trækkes, for hvis en person trækker inden de to andre gør, vil bilen ikke bevæge sig. Alle tre personer skal trække samtidigt for at dele belastningen korrekt og fordele vægten jævnt mellem de tre remskiver. Når de tre personer arbejder samtidigt, er der i virkeligheden 12 reb, der understøtter bilen, hvilket gør den mekaniske fordel ved remskivesystemet 12 og reducerer den nettokraft, der kræves for at løfte køretøjet til 2.000 ÷ 12 \u003d 167 pund.